Примеры решения задач

1 2 3

Задача 1.

Определите энергию фотона для излучения частотой Гц.

Дано:

Гц

Найти:
—?

Решение

Думаем: энергия фотона связана с характеристиками фотона на основании соотношения квантовой физики.

(1)

где Дж/с — постоянная Планка.

Считаем: решать тут уже особо не чего, т.к. осталось только подставить дано и константу в (1).

Дж

Ответ: Дж.

Решить задачу самостоятельно.

Задача 2.

Определите модуль импульса фотона, соответствующего излучению длиной волны нм.

Дано:

нм

Найти:
—?

Решение

Думаем: энергия фотона связана с характеристиками фотона на основании соотношения квантовой физики.

(1)

где Дж/с — постоянная Планка.

Решаем:

Задача 3.

Определите модуль максимальной скорости фотоэлектронов, вылетевших с поверхности цинка при освещении его ультрафиолетовым излучением длиной волны нм.

Дано:

нм

Найти:
—?

Решение

Думаем: по слову «фотоэлектронов» мы определяем, что задача касается явления фотоэффекта. Тогда можем воспользоваться уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

(1)

где Дж/с — постоянная Планка, — работа выхода металла (для нашей задачи — цинк). Пользуясь табличными данными Дж. Заодно припомним и скорость света м/с. Кроме того, для решения нам необходима масса электрона ( кг).

Решаем: исходя из (1) получим

Считаем:

м/с

Ответ: м/с.

Решить задачу самостоятельно.

Задача 4.

Определите красную границу фотоэффекта для некоторого металла, если работа выхода электрона из него Дж.

Дано:

Дж

Найти:
—?

Решение

Думаем: по слову «фотоэффекта» мы определяем, что задача касается собственно явления фотоэффекта. Тогда можем воспользоваться уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

(1)

где Дж/с — постоянная Планка, — работа выхода электрона из металла. Заодно припомним и скорость света м/с. Кроме того, для решения нам необходима масса электрона ( кг).

Но, в отличие от уравнения (1), нам необходимо его немного скорректировать, учитывая фразу «красная граница фотоэффекта». Само понятие «красная граница фотоэффекта» говорит о том, что при падающем излучении частотой электроны высвобождаются из металла (фотоэффект происходит), но при этом получившийся электрон не обладает скоростью, а соответственно и кинетической энергией, тогда из (1):

(2)

Решаем:

Задача 5.

На металлическую пластину падает монохроматический свет длиной волны мкм. Определите работу выхода, если задерживающее напряжение В.

Дано:

мкм
В

Найти:
—?

Решение

Думаем: работа выхода — параметр наталкивающий нас на явление фотоэффекта. Тогда связь параметров, заданных в дано определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

(1)

где Дж/с — постоянная Планка. Заодно припомним и скорость света м/с. Кроме того, для решения нам необходима масса электрона ( кг) и модуль заряда электрона ( Кл).

Неизвестный параметр кинетической энергии описывается через задерживающее напряжение. Эта фраза говорит о том, что вылетая из металла, электроны попадают в электрическое поле, направленное таком образом, чтобы тормозить частицы. Параметры этого поля (напряжение) таковы, что электрон затормаживается до остановки. За счёт того, что нам необходимо найти энергию вылетевших электронов, можно воспользоваться логикой теоремы об изменении энергии — единственный способ изменить полную механическую энергию системы — это совершить работу. Соответствующая работа — это работа электрического поля, а изменение энергии численно равно начальной кинетической энергии (т.к. конечная кинетическая энергия равна 0), тогда:

(2)