Задерживающее напряжение равно 5 в чему равна

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: выражение для энергии фотона, постулаты Бора, условия максимальности и минимальности частот);

II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи);

III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III — представлены не в полном объёме или отсутствуют.

При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.).

При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Источник

Задерживающее напряжение равно 5 в чему равна

В некоторых опытах по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением.

В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов при освещении одной и той же пластины, в ходе которого было получено значение

Чему равно опущенное в таблице первое значение задерживающего потенциала? Ответ выразите в вольтах и округлите с точностью до десятых.

Согласно теории фотоэффекта, энергия поглощенного фотона идет на работу выхода и на сообщение электрону кинетической энергии. Электрическое поле совершает отрицательную работу, тормозя электроны. Таким образом, для первой частоты света и первого задерживающего напряжения имеем а для второй частоты и второго напряжения: Решая эту систему, принимая во внимание полученное в ходе эксперимента значение постоянной Планка, получаем выражение для первого значения задерживающего потенциала

Задерживающее напряжение U, В

Частота

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Источник

Явление фотоэффекта (продолжение)

2. В какую сторону направлен фототок: от электрода 1 к электроду 2 или наоборот?

На рисунке 28.5 приведён полученный на опыте график зависимости силы фототока от напряжения между электродом 2 и электродом 1.

Мы видим, что, если разность потенциалов между электродом 2 и электродом 1 положительна и достаточно велика, сила фототока становится равной I_н. Это значение силы тока называют током насыщения: при таком значении силы фототока все вырываемые светом электроны достигают электрода 2.

Если же разность потенциалов между электродом 2 и электродом 1 отрицательна и по модулю больше определённого значения U_з, которое называют задерживающим напряжением, сила фототока равна нулю. Объясняется это тем, что кинетическая энергия вырванных электронов недостаточна, чтобы они смогли преодолеть отталкивание от отрицательного электрода 2.

3. Объясните, почему максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов связана с модулем задерживающего напряжения соотношением

Здесь m, υ — масса и скорость электрона, е — модуль заряда.

Подсказка. Воспользуйтесь законом сохранения энергии и связью между напряжением и работой электрического поля.

4. Задерживающее напряжение в опыте по фотоэффекту равно 5 В. Чему равны:

а) максимальная кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов?

б) максимальная скорость фотоэлектронов?

Законы фотоэффекта

В начале 20-го века несколько учёных, в том числе российский физик А. Г. Столетов, установили на опыте следующие законы фотоэффекта.

Источник

Задерживающее напряжение равно 5 в чему равна

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой E_n = −13,6/n 2 эВ, где n = 1, 2, 3, …. При переходе атома из состояния Е₂ в состояние Е₁ атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, λ_кр = 300 нм. Чему равен максимально возможный импульс фотоэлектрона? (Ответ дать в 10 –24 кг·м/с, округлив до десятых.) Постоянную Планка принять равной 6,6·10 −34 Дж·с, а скорость света — 3·10 8 м/с.

При переходе атома из состояния в состояние атом испускает фотон с энергией:

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Условие связи красной границы фотоэффекта и работы выхода:

На рисунке изображена зависимость максимальной кинетической энергии E_э электрона, вылетающего с поверхности металлической пластинки, от энергии E_ф падающего на пластинку фотона.

Пусть на поверхность этой пластинки падает свет, энергия фотона которого равна 5 эВ.

Установите соответствие между физическими величинами, указанными в таблице, и их значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) кинетическая энергия электрона, вылетающего с поверхности пластинки

Б) работа выхода электронов с поверхности металла пластинки

Согласно уравнению фотоэффекта Эйнштейна энергия фотона, пропорциональная частоте излучения, идет на работу выхода и на сообщение фотоэлектрону кинетической энергии:

Работа выхода является характеристикой металла и не зависит от частоты падающего излучения. Из графика видно, что работа выхода равна 2 эВ. Тогда кинетическая энергия фотоэлектронов равна 5 − 2 = 3 эВ.

Металлическая пластина облучается в вакууме светом с длиной волны, равной 200 нм. Работа выхода электронов из данного металла A_вых = 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в электрическое поле напряженностью Е = 260 В/м, причем вектор напряженности перпендикулярен поверхности пластины и направлен к этой поверхности. Измерения показали, что на некотором расстоянии L от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна W = 15,9 эВ. Определите значение L/

На фотоэлектроны со стороны электрического поля действует сила направленная от пластины, заряд электрона отрицательный. По теореме о кинетической энергии работа электрического поля равна изменению кинетической энергии электронов Работа электрического поля A = eU, разность потенциалов U = EL.

Применим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта Учитывая, то , уравнение имеет вид Тогда расстояние от пластины до данной точки

Работа выхода электрона из металла Найдите максимальную длину волны излучения, которым могут выбиваться электроны. (Ответ дать в нанометрах.) Постоянную Планка принять равной 6,6·10 −34 Дж·с, а скорость света — 3·10 8 м/с.

Красная граница фотоэффекта определяется выражением Принимая во внимание связь для максимальной длины волны излучения, которым могут выбиваться электроны, имеем

Фотокатод с работой выхода освещается светом с длиной волны 300 нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле индукцией перпендикулярно вектору индукции. Чему равен максимальный радиус окружности R, по которой движутся электроны?

По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта Частота излучения связана с длиной волны формулой

Электрон движется в магнитном поле под действием силы Лоренца По второму закону Ньютона При этом электрон движется по окружности с центростремительным ускорением

Объединяя формулы, выражаем радиус окружности, по которой движется электрон:

объясните пожалуйста во втором этапе преобразование

Определим скорость из первого уравнения.

.

Подсчитаем кинетическую энергию:

здравствуйте, возник вопрос, во втором преобразовании вы пишете про связь между силой лоренца и центростремительным ускорением и приравниваете силу лоренца к центробежной силе, откуда в правой части появилась масса?

Второй закон Ньютона:

При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов U. Работа выхода электронов из металла Определите ускоряющую разность потенциалов U, если максимальная энергия ускоренных электронов E_e равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Энергия ускоренных электронов:

По условию:

Отсюда

Ответ:

Поясните :почему энергия фотона = 3эВ

В условии написано: «При об­лу­че­нии ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки кван­та­ми света с энер­ги­ей 3 эВ».

Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны нм. Что произойдет с частотой падающего света, импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих электронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Частота света связана с длиной волны и скоростью света соотношением Следовательно, увеличение длины волны падающего света соответствует уменьшению частоты (A — 2). Импульс фотона обратно пропорционален длине его волны: Таким образом, при увеличении длины волны, импульс фотонов уменьшается (Б — 2). Кинетическая энергия вылетающих электронов связана с энергией фотонов и работой выхода, согласно уравнению фотоэффекта, соотношением

Работа выхода зависит только от химических свойств металлов, а значит, в результате увеличения длины кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшится (В — 2).

В некоторых опытах по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением.

В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов при освещении одной и той же пластины.

Задерживающее напряжение U, В	0,4	0,6
Частота Гц	5,5	6,1

По результатам данного эксперимента определите постоянную Планка. В ответе приведите её значение, умноженное на 10 34 , с точностью до первого знака после запятой.

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для обоих значений задерживающего напряжения: Вычтя из второго равенства первое, получим соотношение, из которого уже легко оценить постоянную Планка:

«В ответе приведите значение, умноженное на 10 в 34» — опечатка. 10 в -34.

Значение, умноженное на 10 34 :

В таблице приведена зависимость максимальной кинетической энергии вылетающих из металла электронов от энергии падающих на металл фотонов.

эВ	2,4	2,8	3,3	4,0
эВ	0,6	1,0	1,5	2,2

Определите работу выхода для этого металла. (Ответ дать в электронвольтах.)

Согласно уравнению фотоэффекта Эйнштейна, энергия налетающего фотона идет на работу выхода и на сообщение электрону кинетической энергии: Взяв данные любого столбца из таблицы, для работы выхода получаем:

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой где . При переходе атома из состояния в состояние атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, этот фотон выбивает фотоэлектрон. Частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, Чему равен максимально возможный импульс фотоэлектрона?

Согласно постулатам Бора, свет излучается при переходе атома на более низкие уровни энергии, при этом фотоны несут энергию, равную разности энергий начального и конечного состояний. Энергия фотона

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Отсюда: ≈

Ответ: ≈

Работа выхода для некоторого металла равна 2 эВ. На графике показана зависимость силы фототока I от приложенного напряжения. Чему равна энергия фотонов, падающих на пластинку из данного металла? Ответ дайте в электронвольтах.

По графику видно, что ток исчезает, если напряжение равно 1 В. Из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна работе электрического поля

Учитывая связь между Дж и эВ, можно сказать, что кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1 эВ. Тогда энергия фотонов равна

Металлическая пластина облучается светом частотой v = 1,6 · 10 15 Гц. Работа выхода электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряжённостью 130 В/м, причём вектор напряжённости направлен к пластине перпендикулярно её поверхности. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины?

Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта энергия поглощаемого фотона равна сумме работы выхода фотоэлектрона из металла и максимальной кинетической энергии фотоэлектрона:

В электрическом поле на электрон действует сила, направление которой противоположно направлению вектора напряжённости поля. Поэтому в нашем случае фотоэлектроны будут ускоряться полем. В точке измерения их максимальная кинетическая энергия где U — разность потенциалов между поверхностью пластины и эквипотенциальной поверхностью на расстоянии L = 10 см от неё. Поскольку поле однородное и вектор Е перпендикулярен пластине, то U = EL. Решая систему уравнений, находим: Отсюда:

При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, запирающее напряжение для вылетающих с этой поверхности фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная длина волны падающего света была равна 250 нм. Какова частота, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла?

1. Энергия падающих фотонов идёт на выбивание электронов из металла и сообщение им кинетической энергии. Запирающее напряжение — это напряжение, которое надо приложить, чтобы фототок прекратился. По закону фотоэффекта:

где — частота, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, e — заряд электрона, — запирающее напряжение.

2. Запишем уравнение фотоэффекта для двух частот:

3. Найдём частоту, соответствующая «красной границе» фотоэффекта:

Ответ:

Катод из ниобия облучают светом частотой соответствующей красной границе фотоэффекта для германия. При этом максимальная кинетическая энергия вылетевших фотоэлектронов в два раза меньше, чем работа выхода для ниобия. Найдите частоту красной границы фотоэффекта для ниобия.

Запишем уравнение фотоэффекта: Заметим, что работа выхода и частота красной границы фотоэффекта связанны уравнением: Получаем: откуда

Ответ:

Опыты по наблюдению фотоэффекта показывают, что работа выхода электрона из кристаллического образца зависит от ориентации кристалла относительно направления падающего излучения. При освещении медного образца светом с некоторой фиксированной длиной волны было установлено, что при вращении образца максимальная скорость фотоэлектронов изменяется в пределах от 610 км/с до 764 км/с. На сколько отличаются работы выхода электрона из меди при разных положениях образца? Ответ выразите в электронвольтах и округлите до десятых долей.

Запишем уравнение для фотоэффекта при двух положениях кристалла:

Вычтя из одного равенства другое, получим:

Для измерения величины постоянной Планка h в своё время использовался следующий опыт. В вакуумный фотоэлемент помещался катод из какого-либо металла, окружённый металлическим анодом. Катод облучали светом определённой длины волны (и частоты) и измеряли задерживающее напряжение между катодом и анодом, при котором ток в цепи с фотоэлементом прекращался. Оказалось, что при длине волны света, падающего на фотокатод, равной задерживающее напряжение было равно а при освещении светом с частотой оно равнялось Найдите по этим данным величину постоянной Планка.

Используем при решении задачи уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

где — работа выхода фотоэлектрона из катода, а m и — масса и скорость электрона.

Кроме того, учтем связь частоты и длины волны света а также тот факт, что ток в цепи с фотоэлементом прекращается при таком задерживающем напряжении U3, что кинетическая энергия фотоэлектрона равна работе против сил задерживающего электрического поля:

Запишем уравнение Эйнштейна с учётом приведённых выше соотношений для двух случаев, упомянутых в условии:

Вычтем из второго уравнения первое и получим:

Ответ:

Источник

Читайте также:  Работы связанные с техническим обслуживанием электроустановок напряжением 50 в это

Оцените статью

Вам также может понравиться

Штуцер для гидравлического цилиндра AIST 1/4 – выбор профессионалов | Надежные приспособления для эффективной работы!

Штуцер для гидравлического цилиндра aist 1 4 При использовании

0146

Как сделать шляпу цилиндр, как у Шляпника, своими руками

Шляпа цилиндр как у шляпника своими руками Необходимость

0149

Как сделать шляпу-цилиндр из картона своими руками: пошаговая инструкция

Шляпа цилиндр из картона своими руками пошагово Шляпа-цилиндр

0143

Шлифовка головки блока цилиндров в Туле: цены и услуги

Шлифовка головки блока цилиндров цена в туле Головка

0125

• Правообладателям
• Политика конфиденциальности

Adblock
detector