Решение задач по теории фотоэффекта.

Тема урока.

Решение задач по теории фотоэффекта.

Цел урока. Научить учащихся решать задачи с использованием

уравнения Эйнштейна для фотоэффекта, а также рассчитать энергию, импульс фотона и красная граница фотоэффекта.

Задача1

Монохроматический свет длиной волны λ = 450 нм падает на поверхность натрия.

Определите: 1) энергию E фотона этого света;

2) модуль импульса p фотона падающего света;

3) красную границу ν_min фотоэффекта для натрия;

4) максимальную кинетическую энергию E_max фотоэлектронов.

Решение. 1. E =;  ;     Е =; Е= =4,4·10-19Дж. 2. p =  ; p =  =1, 5·10-27 . 3.;  = =5,6·1014Гц. 4.; =4,4·10-19Дж -3,7· =0,7·10-19Дж Ответ: Е=4,4·10-19Дж; p =1,5·10-27 =5,6·1014Гц;0,7·10-19Дж.

Дано:

 =450 нм = 4,5·

А_вых = 3,7·

с = 3·

h = 6,63·

 

E =?  р =?

Задача 2.

Определите энергию E фотона для излучения частотой ν = 5,4·10¹⁴Гц.

Решение. 1.  E =; Е= 6,63·5,4·1014Гц = =35,8·10-20Дж= 3,58·10-19Дж. Ответ: Е=3,58·10-19Дж;

Дано:

ν = 5,4·10¹⁴Гц

h = 6,63·

 

Е=?

Задача 3.

 Определите модуль импульса p фотона, соответствующего излучению дли-

ной волны λ = 600 нм.

Решение.  p =  ;  р= =1,105·10-27 Ответ: р =1,105·10-27

Дано:

 =600 нм = 6,0·

h = 6,63·

р=?

Задача 4.

 Определите модуль максимальной скорости  v_max фотоэлектронов, выле-

тевших с поверхности цинка при освещении его ультрафиолетовым излучением длиной волны λ = 300 нм.

Решение.   ;  ; = -  ;   -  = -     == Ответ

Дано:

 =300 нм = 3,0·

h = 6,63·

A_вых =5,92·10^-19 Дж

с = 3·

m =9,1·10^-31 Кг

_max = ?

Производим вычисления.

  =

=39,5·10^4..

Ответ: 39,5·10^4..

Задача 5.

 Определите красную границу ν_min фотоэффекта для некоторого металла, если работа выхода электрона из него A_вых = 3,3 ·10^-19 Дж.

Решение.  = ;    =  =4,98·1014 Гц  Ответ: 4,98·1014 Гц  Ответ: Е=3,58·10-19Дж;

Дано:

A_вых = 3,3 ·10^-19 Дж.

h = 6, 63·

 

=?

Задача 6.

Определите длину волны λ ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность цинка, при которой модуль максимальной скорости вылетающих фотоэлектронов составляет v_max = 800 км/c .

Решение.   ;  ;                          h =;  Вычисления. =2, 3·10-7м Ответ  =2, 3·10-7м

Дано:

_max = 800 км/с = 8·10⁵ м/с

h = 6, 63·

A_вых =5, 92·10^-19 Дж

с = 3·

m =9, 1·10^-31 Кг

 =?

Задача 7.

 На металлическую пластину падает монохроматический свет длиной волны

λ = 0,413 мкм. Определите работу выхода A_вых, если задерживающее напряжение Uз = 1,0 В.

Дано:

 

λ = 0,413 мкм =4,13·10^-7м                     

Uз = 1,0  В

h = 6, 63·

е =1,6·10^-19 Кл

с = 3·

А_вых =?

Задача 8.

Определите длину волны  λ  электромагнитного излучения,  которым облучают вольфрамовую пластинку, если известно,что фотоэлектроны с максимальной кинетической энергией Е_max проходят без отклонения область однородных взаимно перпендикулярных электрического и магнитного полей. Модуль напряженности  электрического поля Е=10, модуль  индукции магнитного поля В = 10 мТл.

Решение.   ;  ;  = = e·E = e·B·;  ;  =106 (м/с) Вычисления. м Ответ

Дано:

 Е=10= 10⁴

В =10 мТл = 10^-2 Тл

E B

h = 6,63·

A_вых =7,2·10^-19 Дж

с = 3·

m =9,1·10^-31 Кг

 = ?

е – модуль заряда электрона =1,6·10^-19 Кл

F_л –сила Лоренца. F_л = e·B·; F -  сила, действующая со стороны электрического поля на электрон.  F = e · E

Ответ. λ =1,7·10^-7 м

Условия задач взята  из учебника  ФИЗИКА  11 класса В.В. Жилко, Л.Г. Маркович, Минск «Народная асвета» 2014