Практическое занятие № 8. «Законы внешнего фотоэффекта в задачах»
Цель: Формирование умений применять, полученные знания на практике
Теория: Фотоэффект - явление вырывания электронов из металла под действием света.
В России исследованием этого явления занимался Столетов.
Выделяют три вида фотоэффекта:
1. Внешний – наблюдается во всех во всех агрегатных состояниях вещества и представляет собой вырывание электронов из атомов под действием света.
2. Внутренний – наблюдается только в твердых телах, полупроводниках и диэлектриках. Под действием света возрастает концентрация свободных электронов и, как правило, уменьшается удельное сопротивление.
3. Вентильный фотоэффект. Наблюдается в сложных или полупроводниковых структурах. При облучении р-n перехода возникает фото-ЭДС.
Фотоэлектрон – электрон, вырванный светом из вещества.
Законы фотоэффекта
1. Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, падающего на катод.
2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности
3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен
Уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта:
,
hν –
энергия фотона, которая идет на работу выхода А электрона из металла и сообщение
ему кинетической энергии.
Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из вещества.
Задание: Ответить на вопросы, решить задачи
Вариант 1.
1 Фотоэффект – это
1) свечение металлов при пропускании по ним тока
2) нагрев вещества при его освещении
3) синтез глюкозы в растениях под действием солнечного света
4) выбивание электронов с поверхности металла при освещении его светом
2 Количество вырванных электронов при фотоэффекте с увеличением интенсивности падающего света
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) увеличивается при уменьшении в зависимости от рода вещества
3 При фотоэффекте работа выхода электрона из металла зависит от
1) частоты падающего света
2) интенсивности падающего света
3) химической природы металла
4) кинетической энергии вырываемых электронов
4 Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших с поверхности металлической платины при фотоэффекте зависит от
1) интенсивности падающего света
2) частоты падающего света
3) работы выхода электрона из металла
4) частоты падающего света и работы выхода
5 Импульс фотона имеет максимальное значение в диапазоне длин волн
1) инфракрасного излучения
2) видимого излучения
3) ультрафиолетового излучения
4) рентгеновского излучения
6 Металлическую пластинку освещают светом с энергией 6,2 эВ. Работа выхода для металла пластины равна 2,5 эВ. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
1) 3,7 эВ
2) 6,2 эВ
3) 2,5 эВ
4) 8,7 эВ
7 Если скорость фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности увеличится в 3 раза, то задерживающая разность потенциалов в установке по изучению фотоэффекта должна
1) увеличиться в 9 раз
2) уменьшится в 9 раз
3) увеличится в 3 раза
4) уменьшится в 3 раза
8. Найти кинетическую энергию Е и скорость и фотоэлектрона при облучении металла светом с длиной волны λ. Определить красную границу фотоэффектах для платины λ = 54*10-9м.
9. На поверхность вольфрама падает излучение с длиной волны 220 нм. Определить максимальную скорость вылетающего из него электронов, если поверхностный скачок потенциала для вольфрама равен 4,56 В.
10. К вакуумному фотоэлементу, у которого катод выполнен из цезия, приложено запирающее напряжение 2 В. При какой длине волны падающего на катод света появится фототок?
Вариант 2
1 Внешний фотоэффект – это явление
1) почернения фотоэмульсии под действием света
2) вырывания электронов с поверхности вещества под действием света
3) свечение некоторых веществ в темноте
4) излучения нагретого твердого тела
2 Фототок насыщения при фотоэффекте с уменьшением падающего светового потока
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) увеличивается при фотоэффекте в зависимости от работы выхода
3 При исследовании фотоэффекта А.Г. Столетов выяснил, что
1) энергия фотона прямо пропорциональна частоте света
2) вещество поглощает свет квантами
3) сила фототока прямо пропорциональна частоте падающего света
4) фототок возникает при частотах падающего света, превышающих некоторое значение
4 В опытах Столетова было обнаружено, что кинетическая энергия электронов, вылетевших с поверхности металлической пластины при ее освещении светом,
1) не зависит от частоты падающего света
2) линейно зависит от частоты падающего света
3) линейно зависит от интенсивности света
4) линейно зависит от длины волны падающего света
5 Импульс фотона имеет наименьшее значение в диапазоне частот
1) рентгеновского излучения
2) видимого излучения
3) ультрафиолетового излучения
4) инфракрасного излучения
6 Пластина из никеля освещается светом, энергия фотонов которого равна 7 эВ. При этом, в результате фотоэффекта, из пластины вылетают электроны с энергией 2,5 эВ. Какова работа выхода электронов из никеля?
1) 9,5 эВ
2) 7 эВ
3) 4,5 эВ
4) 2,5 эВ
7 Если скорость фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности катода, при уменьшении частоты света, уменьшается в 2 раза, то задерживающая разность потенциалов в установке по изучению фотоэффекта должна
1) увеличиться в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличиться в 4 р
4)уменьшится в 4 р
8. Найти кинетическую энергию Е и скорость и фотоэлектрона при облучении металла светом с длиной волны λ. Определить красную границу фотоэффектах для лития λ =100·10-9, м.
9. Работа выхода электронов из радия 4,06 Эв. Какими лучами нужно освещать кадмий, чтобы максимальная скорость вылета электронов была равна 7.2·105м/с.
10. Длинноволновая (красная) граница фотоэффекта для меди 282 нм. Найти работу выхода электронов из меди (в эВ).
Критерии оценки
«отлично» - 10-9 баллов
«хорошо» - 8-7 баллов
«удовлетворительно» - 6-5 балла
«неудовлетворительно» - 4 балла и меньше