Задачи для аудиторной работы

Задача № 1. При освещении катода вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом с длиной волны l=10 нм фототок прекращается при некотором задерживающем напряжении. При увеличении длины волны на 25% задерживающее напряжение оказывается меньше на 0,8 В. Определите по этим данным величину постоянной Планка. Ответ:

Задача № 2. Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности цинка g- излучением с длиной волны l=2,47 пм. Работа выхода из цинка А=4 эВ. Ответ:

Задача № 3. Красная граница для некоторого металла равна 500 нм. Определите: 1) работу выхода электронов из этого металла; 2) максимальную скорость электронов, вырываемых из этого металла светом с длиной волны l=400 нм.

Задача № 4. Определите, до какого потенциала зарядится уединенный серебряный шарик при облучении его ультрафиолетовым светом с длиной волны l=208 нм. Работа выхода из серебра А=4,7 эВ. Ответ:

Задача № 5. Фотоны с энергией ε=5 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода А=4,7 эВ. Определите, какой максимальный импульс передают поверхости электроны при вылете.

Задача № 6. Определите для фотона с длиной волны l=0,5 мкм: 1) энергию фотона; 2) импульс фотона; 3) массу фотона.

Задача № 7. Определите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прошедшего разность потенциалов U=9,8 В.

Задача № 8. Фотоэлектрон с энергией ε=1, 025 МэВ рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Определите угол рассеяния фотона, если длина волны рассеянного фотона оказалась равной l_С=2,43 пм.

Задача № 9. Фотон с длиной волны l=5 пм испытал комптоновское рассеяние под углом q=90^о на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить: 1) изменение длины волны при рассеянии; 2) энергию отдачи электрона; 3) импульс электрона отдачи.

Задача № 10. Какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти протон, чтобы длина волны де Бройля для него была равна 1 нм.

Задача № 11. Кинетическая энергия электрона равна 1 кэВ. Определите длину волны де Бройля.

Билеты для самоконтроля

Билет № 1

1.Сформулируйте определение: а) "красной границы" фотоэффекта; б) внешнего фотоэффекта.

2. Запишите формулу, определяющую: в) массу фотона; б) численное значение и единицу измерения постоянной Планка.

3. Нарисуйте и объясните вольт-амперную характеристику фотоэлемента с внешним фотоэффектом; 

4. Фотон с энергией 0,3 МэВ рассеялся под углом q= 180^о на свободном электроне. Определите отношение энергии падающего фотона к энергии рассеянного фотона.

 

Билет № 2

 1. Запишите: а) Какие условия необходимы для многофотонного фотоэффекта; б) формулу определяющую импульс фотона.

2.Сформулируйте 1 и 2 и 3-ой законы внешнего фотоэффекта.

3.При замене одного металла другим длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, уменьшается. Сравните величины работ выхода этих металлов.

4.Найти численное значение постоянной Планка h, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой υ₁ = 2,2·10¹⁵ Гц, полностью задерживается разностью потенциалов U_з1 = 6,6 В, а вырываемые светом с частотой υ₂ = 4,6·10¹⁵ Гц - разностью потенциалов U_з2 = 16,5 В.

Билет № 3

1.Запишите: а) уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта; б) формулу, определяющую давление света при нормальном падении.

2. Сформулируйте: а) какое явление называется эффектом Комптона? Б) что такое задерживающее напряжение?

3.Объясните, используя уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта, 1 и 2-й законы фотоэффекта.

4. Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности цинка g- излучением с длиной волны l=2,47 пм. Работа выхода из цинка А=4 эВ.

Билет № 4

5. Сформулируйте 2 и 3-ой законы внешнего фотоэффекта.

6. Нарисуйте вольт-амперную характеристику фотоэлемента с внешним фотоэффектом и объясните, возникновение фототока насыщения.

7. Запишите: а) формулу Комптона; б) формулу, определяющую максимальное значение скорости вырванного из фотокатода фотоэлектрона.

4. Кинетическая энергия электрона равна 1 кэВ. Определите длину волны де Бройля.

Билет № 5

1. Запишите определение: а) внутреннего фотоэффекта; б) вольт-амперной характеристики фотоэффекта.

2. Запишите формулу, определяющую: а) формулу де Бройля; б) комптоновскую длину волны, при рассеянии фотона на электроне. 

3.Чему равно отношение давлений света на зеркальную и зачерненную поверхности?

4. Определите, с какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого λ= 2пм.

Билет № 6

1. Запишите определение: а) красной границы фотоэффекта; б) гипотезу де Бройля.

2. Запишите формулу, определяющую: а) массу фотона; б) импульс фотона.

3. В чем заключается отличие характера взаимодействия фотона и электрона при явлениях фотоэффекта и Комптона? 

4. При освещении катода вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом с длиной волны l=10 нм фототок прекращается при некотором задерживающем напряжении. При увеличении длины волны на 25% задерживающее напряжение оказывается меньше на 0,8 В. Определите по этим данным величину постоянной Планка.

Билет № 7

1. Нарисовать и пояснить вольт-амперную характеристику для фотоэлемента с внешним фотоэффектом.

2. Запишите формулу, определяющую: а) уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта; б) формулу Комптона.

3. Сформулируйте: 1 и 3-й законы внешнего фотоэффекта.

4. Определить красную границу λ₀ фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности фиолетовым светом длиной волны λ= 400 нм максимальная скорость фотоэлектронов равна υ_мах = 0,65 Мм/с?

Билет № 8

1.Запишите определение: а) вентильного фотоэффекта; б) вольт-амперной характеристики фотоэффекта.

2. Запишите формулу, определяющую: а) максимальную кинетическую энергию вырванного фотоэлектрона; б) многофотонный фотоэффект. 

3.Чему равно отношение давлений света на зеркальную и зачерненную поверхности?

4. Определить, какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти протон, чтобы ему соответствовала длина волны де Бройля λ = 1 нм.

Билет № 9

1.Запишите определение: а) внешнего фотоэффекта; б) эффекта Комптона.

2. Запишите формулу, определяющую: а) энергию фотона; б) величину давления света на поверхность.

3.Чему равно отношение давлений света на зеркальную и зачерненную поверхности?

4. Определить, какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти протон, чтобы ему соответствовала длина волны де Бройля λ = 1 нм.

Билет № 10

1.Запишите формулу, определяющую: а) вентильного фотоэффекта; б) вольт-амперной характеристики фотоэффекта.

3. Запишите а) максимальную кинетическую энергию вырванного фотоэлектрона; б) многофотонный фотоэффект. 

3. Что происходит с энергией фотона в результате упругого столкновения со свободными электронами вещества?

4. Фотоны с энергией Е = 5 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода Авых= 4,7 эВ. Определить максимальный импульс, передаваемый поверхности этого металла при вылете электрона.

Практическое занятие №8.