Найти энергию фотона для электромагнитного излучения с частотой 100 1014гц

Задачи на тему «Фотоны и фотоэффект» с решением

В сегодняшней статье нашей традиционной рубрики «физика» разбираем задачи на фотоэффект.

Подпишитесь на наш телеграм и не пропускайте важные новости. А на втором канале ищите скидки и приятные бонусы для клиентов.

Доверь свою работу кандидату наук!

Узнать стоимость бесплатно

Задачи на фотоэффект с решениями

Прежде чем приступать к решению задач, напоминаем про памятку и формулы. Эти материалы пригодятся при решении задач по любой теме.

Задача на фотоны и фотоэффект №1

Найти энергию фотона ε (в Дж) для электромагнитного излучения с частотой ϑ = 100 · 10 14 Г ц .

Это типичная задача на энергию фотона. Применим формулу:

Здесь h — постоянная Планка. Произведем расчет:

ε = 6 , 63 · 10 — 34 · 10 · 10 14 = 6 , 63 · 10 — 18 Д ж

Ответ: ε = 6 , 63 · 10 — 18 Д ж .

Задача на фотоны и фотоэффект №2

При фиксированной частоте падающего света в опытах №1 и №2 получены вольтамперные характеристики фотоэффекта (см. рис.). Величины фототоков насыщения равны I 1 и I 2 , соответственно. Найти отношение числа фотоэлектронов N 1 к N 2 в этих двух опытах.

I 1 = 13 , 5 м к А I 2 = 10 , 6 м к А

Вольтамперная характеристика фотоэффекта показывает зависимость тока от напряжения между электродами. При выходе тока на насыщение все фотоэлектроны, выбитые из фотокатода, попадают на анод. Таким образом, величина тока насыщения пропорциональна числу фотоэлектронов. Тогда:

N 1 N 2 = I 1 I 2 = 13 , 5 10 , 6 = 1 , 27

Ответ: 1 , 27 .

Задача на фотоны и фотоэффект №3

На поверхность металла падают монохроматические лучи с длиной волны 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

Энергия падающего фотона равна:

Далее для решения задачи примененим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, которое можно записать в виде:

Отсюда найдем кинетическую энергию:

E к = h c λ — h c λ 0 = h c λ 0 — λ λ λ 0

Чтобы найти искомую долю, разделим кинетическую энергию на энергию фотона:

W = E к ε = h c λ 0 — λ λ h c · λ λ 0 = λ 0 — λ λ 0 = 3 · 10 — 7 — 10 — 7 3 · 10 — 7 = 0 , 667

Ответ: W = 0 , 667 .

Задача на фотоны и фотоэффект №4

Максимальная энергия фотоэлектронов, вылетающих из металла при его освещении лучами с длиной волны 325 нм, равна T т a x = 2 , 3 · 10 — 19 Д ж . Определите работу выхода и красную границу фотоэффекта.

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

Отсюда работа выхода A равна:

Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому получаем:

A = 6 , 63 · 10 — 34 · 3 · 10 8 3 , 25 · 10 — 7 — 2 , 3 · 10 — 9 = 3 , 81 · 10 — 19 Д ж

λ 0 = 6 , 63 · 10 — 34 · 3 · 10 8 3 , 81 · 10 — 19 = 520 н м

Ответ: A = 3 , 81 · 10 — 19 Д ж ; λ 0 = 520 н м .

Задача на фотоны и фотоэффект №5

Наибольшая длина волны света λ 0 , при которой еще может наблюдаться фотоэффект на сурьме, равна 310 нм. Найдите скорость электронов, выбитых из калия светом с длиной волны 140 нм.

Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому для работы выхода получаем:

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

Учитывая, что T m a x = m v 2 m a x 2 , определим максимальную скорость электронов при фотоэффекте:

v m a x = 2 h c m 1 λ — 1 λ 0

v m a x = 2 · 6 , 63 · 10 — 34 9 , 1 · 10 — 31 1 1 , 4 · 10 — 7 — 1 3 , 1 · 10 — 7 = 1 , 3 · 10 6 м с

Ответ: 1 , 3 · 10 6 м с .

Вопросы с ответами на тему «Фотоны и фотоэффект»

Вопрос 1. В чем суть фотоэффекта?

Ответ. Фотоэффект — это явление «выбивания» электронов из вещества под действием света (электромагнитного излучения).

Вопрос 2. Что такое ток насыщения?

Ответ. Ток насыщения при фотоэффекте — максимальное значение фототока.

Вопрос 3. Что такое красная граница фотоэффекта?

Ответ. Это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой еще возможен внешний фотоэффект.

Вопрос 4. Что такое работа выхода?

Ответ. Это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы выбить его из металла.

Вопрос 5. Что такое квант?

Ответ. Неделимая порция какой-либо величины в физике.

Нужна помощь в решении задач и выполнении других типов заданий? Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся по любому вопросу.

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник

Примеры решенных задач по физике на тему «Фотоэффект»

Ниже размещены условия задач и отсканированные решения. Если вам нужно решить задачу на эту тему, вы можете найти здесь похожее условие и решить свою по аналогии. Загрузка страницы может занять некоторое время в связи с большим количеством рисунков. Если Вам понадобится решение задач или онлайн помощь по физике- обращайтесь, будем рады помочь.

Явление фотоэффекта заключается в испускании веществом электронов под действием падающего света. Теория фотоэффекта разработана Эйнштейном и заключается в том, что поток света представляет собой поток отдельных квантов(фотонов) с энергией каждого фотона h n . При попадании фотонов на поверхность вещества часть из них передает свою энергию электронов. Если этой энергия больше работы выхода из вещества, электрон покидает металл. Уравнение эйнштейна для фотоэффекта: где — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.

Длина волны красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 307 нм. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов – 1 эВ. Найти отношение работы выхода электрона к энергии падающего фотона.

Частота света красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 6*10 14 Гц, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов – 2В. Определить частоту падающего света и работу выхода электронов.

Работа выхода электрона из металла составляет 4,28эВ. Найти граничную длину волны фотоэффекта.

На медный шарик радает монохроматический свет с длиной волны 0,165 мкм. До какого потенциала зарядится шарик, если работа выхода электрона для меди 4,5 эВ?

Работа выхода электрона из калия составляет 2,2эВ, для серебра 4,7эВ. Найти граничные длину волны фотоэффекта.

Длина волны радающего света 0,165 мкм, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов 3В. Какова работа выхода электронов?

Красная граница фотоэффекта для цинка 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на цинк падает свет с длиной волны 200нм.

На металл с работой выхода 2,4эВ падает свет с длиной волны 200нм. Определить задерживающую разность потенциалов.

На металл падает свет с длиной волны 0,25 мкм, задерживающая разность потенциалов при этом 0,96В. Определить работу выхода электронов из металла.

При изменении длины волны падающего света максимальные скорости фотоэлектронов изменились в 3/4 раза. Первоначальная длина волны 600нм, красная граница фотоэффекта 700нм. Определить длину волны после изменения.

Работы выхода электронов для двух металлов отличаются в 2 раза, задерживающие разности потенциалов — на 3В. Определить работы выхода.

Максимальная скорость фотоэлектронов равно 2,8*10 8 м/с. Определить энергию фотона.

Энергии падающих на металл фотонов равны 1,27 МэВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

Максимальная скорость фотоэлектронов равно 0,98с, где с — скорость света в вакууме. Найти длину волны падающего света.

Энергия фотона в пучке света, падающего на поверхность металла, равно 1,53 МэВ. Определить максимальную скорость фотоэлектронов.

На шарик из металла падает свет с длиной волны 0,4 мкм, при этом шапик заряжается до потенциала 2В. До какого потенциала зарядится шарик, если длина волны станет равной 0,3 мкм?

После изменения длины волны падающего света в 1,5 раза задерживающая разность потенциалов изменилась с 1,6В до 3В. Какова работа выхода?

Красная граница фотоэффекта 560нм, частота падающего света 7,3*10 14 Гц. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

Красная граница фотоэффекта 2800 ангстрем, длина волны падающего света 1600 ангстрем. Найти работу выхода и максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона.

Задерживащая разность потенциалов 1,5В, работа выхода электронов 6,4*10 -19 Дж. Найти длину волны падающего света и красную границу фотоэффекта.

Работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ. Во сколько раз изменилась кинетическая энергия фотоэлектронов. если длина волны падающего света изменилась с 2,5*10 -7 м до 1,25*10 -7 м?

Найти максимальную скорость фотоэлектронов для видимого света с энергией фотона 8 эВ и гамма излучения с энергией 0,51 МэВ. Работа выхода электронов из металла 4,7 эВ.

Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 3,7 В. Работа выхода электронов равна 6,3 эВ. Какая работа выхода электронов у другого металла, если там фототок прекращается при разности потенциалов, большей на 2,3В.

Работа выхода электронов из металла 4,5 эВ, энергия падающих фотонов 4,9 эВ. Чему равен максимальный импульс фотоэлектронов?

Красная граница фотоэффекта 2900 ангстрем, максимальная скорость фотоэлектронов 10 8 м/с. Найти отношение работы выхода электронов к энергии палающих фотонов.

Длина волны падающего света 400нм, красная граница фотоэффекта равна 400нм. Чему равна максимальная скорость фотоэлектронов?

Длина волны падающего света 300нм, работа выхода электронов 3,74 эВ. Напряженность задерживающего электростатического поля 10 В/см.Какой максимальный путь фотоэлектронов при движении в направлении задерживающего поля?

Длина волны падающего света 100 нм, работа выхода электронов 5,30эВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

При длине волны радающего света 491нм задерживающая разность потенциалов 0,71В. Какова работа выхода электронов? Какой стала длина волны света, если задерживающая разность потенциалов стала равной 1,43В?

Кинетическая энергия фотоэлектронов 2,0 эВ, красная граница фотоэффекта 3,0*10 14 Гц. Определить энергию фотонов.

Красная граница фотоэффекта 0,257 мкм, задерживающая разность потенциалов 1,5В. Найти длину волны падающего света.

Красная граница фотоэффекта 2850 ангстрем. Минимальное значение энергии фотона, при котором возможен фотоэффект?

Источник

Задачи на эффект Комптона с решением

В сегодняшней статье решаем задачи по физике. Тема – эффект Комптона.

Подпишитесь на наш телеграм, там много полезных материалов для учебы. А если хотите скидку, ищите ее на нашем втором канале для клиентов.

Доверь свою работу кандидату наук!

Узнать стоимость бесплатно

Задачи на тему «эффект Комптона»

Не знаете, с чего начать решение? Вот вам общая памятка по решению физических задач и более 40 формул, держите их под рукой!

Кстати, у нас есть еще и справочник с теорией. Нужна теория по эффекту Комптона? Пожалуйста!

Задача на эффект Комптона №1

Узкий пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на рассеивающее вещество. Найти угол комптоновского рассеяния, если длина волны излучения увеличилась на 1 пм.

Запишем формулу эффекта Комптона:

Отсюда найдем искомый угол θ :

θ = 2 a c r sin ∆ λ 2 λ e c = 2 a r c sin 1 · 10 — 12 2 · 2 , 4263 · 10 — 12 = 53 , 95 °

Ответ: θ = 53 , 95 ° .

Задача на эффект Комптона №2

Гамма-излучение с длиной волны 0 , 83 · 10 — 13 м рассеялось на свободных протонах под углом 180 ° . Найти энергию фотона после рассеяния.

По формуле эффекта Комптона:

λ ‘ = 0 , 83 · 10 — 13 + 1 , 3214 · 10 — 15 · 1 — — 1 ≈ 8 , 56 · 10 — 14 м

Выразим энергию через длину волны:

Е ‘ = h c λ ‘ = 6 , 62 · 10 — 34 · 3 · 10 8 8 , 56 · 10 — 14 = 2 , 32 · 10 — 12 Д ж

Ответ: 2 , 32 п Д ж

Задача на эффект Комптона №3

В результате комптоновского рассеяния под углом 174 ° длина волны фотона стала равной 8 пм. Во сколько раз уменьшилась частота фотона?

Из формулы для эффекта Комптона найдем:

λ ‘ — λ = λ е с · 1 — cos θ λ = λ ‘ — λ e c · 1 — cos θ λ = 8 · 10 — 12 — 2 , 4263 · 10 — 12 1 — — 0 , 9945 ≈ 3 , 16 · 10 — 12 м

Частоту фотона после рассеяния найдем из формулы для длины волны:

λ = с ϑ ϑ = с λ = 3 · 10 8 3 , 16 · 10 — 12 = 94 , 87 · 10 18 Г ц

Частота фотона до рассеивания:

ϑ ‘ = с λ ‘ = 3 · 10 8 8 · 10 — 12 = 37 , 47 · 10 18 Г ц

ϑ ϑ ‘ = 94 , 87 37 , 47 ≈ 2 , 5

Ответ: уменьшилась в 2,5 раза.

Задача на эффект Комптона №4

В результате эффекта Комптона фотон с энергией ε 1 = 1 , 02 МэВ рассеян на свободных электронах на угол θ = 150 ° . Определить энергию рассеянного фотона.

Согласно формуле Комптона изменение длины волны фотона при рассеянии на свободном электроне:

Здесь E 0 – энергия покоя электрона.

С учетом того, что ε = h ϑ = h c λ и λ = h c ε , первую формулу можно переписать в следующем виде:

h c ε — h c ε 1 = h c ε 0 1 — cos θ

Отсюда можно найти энергию рассеянного фотона ε 2 :

1 ε 2 — 1 ε 1 = 1 — cos θ E 0 ε 2 = ε 1 E 0 E 0 + ε 1 1 — cos θ

Энергия покоя электрона равна E 0 = m c 2

Подставим значения и рассчитаем:

Е 0 = 9 , 11 · 10 — 31 · 9 · 10 16 = 8 , 199 · 10 — 14 Д ж = 0 , 511 · 10 6 э В = 0 , 511 М э В ε 2 = 1 , 02 · 0 , 511 0 , 511 + 1 , 02 1 — с o s 150 ° = 0 , 216 М э В

Ответ: 0 , 216 М э В .

Задача на эффект Комптона №5

При каком угле рассеивания фотонов происходит максимально возможное изменение длины волны?

Длина волны рассеянного фотона в результате эффекта Комптона возрастает тем больше, чем больше угол рассеивания фотона. Максимально возможное значение этого угла θ = 180 ° , т.е. фотон меняет направление движения на противоположное. Тогда формула Комптона принимает вид:

Нужно больше задач? Не проблема! Вот, например, задачи на фотоэффект.

Вопросы на тему «эффект Комптона»

Вопрос 1. В чем суть эффекта Комптона?

Ответ. Эффект Комптона – явление, сопровождающее рассеяние электромагнитного излучения на свободных (слабосвязанных) электронах атома, приводящее к изменению его частоты (длины волны).

Вопрос 2. Какие закономерности существуют для комптоновского рассеяния?

Ответ. Комптоновское рассеяние подчиняется следующим закономерностям:

• рассеянное излучение обладает высокой интенсивностью для веществ с малым атомным весом и малой интенсивностью для веществ с большим атомным весом;
• при увеличении угла рассеяния интенсивность рассеянного излучения в эффекте Комптона возрастает (интенсивность при классическом рассеянии падает с увеличением угла рассеяния);
• смещение длины волны рассеянного излучения зависит от угла рассеяния;
• при одинаковых углах рассеяния величина смещения одна и та же для всех рассеивающих веществ.

Вопрос 3. Что такое комптоновская длина волны?

Ответ. Комптоновская длина волны является постоянной величиной для частицы, на которой происходит рассеяние электромагнитного излучения.

Здесь m – масса частицы, на которой происходит рассеяние.

Вопрос 4. Запишите формулу Комптона.

Ответ. Формула комптона имеет вид:

Здесь λ – длина волны падающего излучения, λ ‘ – длина волны рассеянного излучения, θ – угол рассеяния, λ с – комптоновская длина волны.

Вопрос 5. Какую премию получил Комптон за открытие данного эффекта?

Ответ. В 1927 году Комптон (совместно с Вильсоном) получил Нобелевскую премию.

Нужна помощь в решении задач? В профессиональном сервисе для учащихся вам помогут решить любую, хоть с тремя звездочками. Обращайтесь в любое время.

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник