5.1.2. Фотоелектричний ефект

22. Ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 310 нм падає на повехню срібла. Визначте, чи буде в цьому разі спостерігатися явище зовнішнього фотоефекту. [Не буде].

23. Щоб зупинити емісію електронів з поверхні алюмінію при попаданні на неї монохроматичного випромінювання з довжиною хвилі 237 нм, потрібно прикласти гальмівну напругу не менше 1,5 В. Яка робота виходу електронів в алюмінію? [3,74 еВ].

24. «Червона межа» фотоефекту для натрію відповідає довжині хвилі _max=548 нм. 1) Яка робота виходу електрона з поверхні натрію? 2) При якій частоті падаючого світла емісію фотоелектронів можна зупинити затримувальним потенціалом 2,5 В? [1) 2,27 еВ; 2) 1,15∙10¹⁵ с⁻¹].

25. Визначити частку енергії фотона, що витрачається на роботу виривання фотоелектрона, якщо «червона межа» фотоефекту _min=1,2810¹⁵ с^-1 і максимальна кінетична енергія фотоелектрона дорівнює 1,32 еВ. [0,8].

26. При фотоефекті з молібденової поверхні затримувальний потенціал виявився таким, що дорівнює 0,6 В. Визначити: 1) довжину хвилі випромінювання, яким освітлювали поверхню; 2) довжину хвилі, яка відповідає «червоній межі» фотоефекту. [1) 254 нм; 2) 289 нм].

27. На поверхню, покриту шаром цезію, падає монохроматичне світло з довжиною хвилі 500 нм. Яка буде максимальна швидкість і кінетична енергія у вибитих фотоелектронів? [458 км/с; 0,6 еВ].

28. Фотоелектрони починають вириватися з поверхні деякого металу, коли довжина хвилі у падаючого світла дорівнює 518 нм. 1) Яка робота виходу електронів у цього металу? 2) При якій довжині хвилі падаючого світла фотоелектрони, що вириваються з поверхні металу, повністю затримуються гальмівною напругою 3,2 В? [1) 2,4 еВ; 2) 222 нм].

29. При освітленні поверхні металу світлом з частотою 2,610¹⁵ с^-1 фотоелектрони, що вириваються з поверхні металу, повністю затримуються гальмівною напругою U₁=8 В. Якщо освітити поверхню світлом з частотою 510¹⁵ с^-1, то гальмівна напруга зростає до U₂=18 В. Визначити сталу Планка на основі дослідних даних. [6,6∙10⁻³⁴ Дж∙с].

30. При освітленні мідної пластинки ультрафіолетовим випромінюванням фотоефект зупиняють затримувальною різницею потенціалів U₁=1,73 В. Якщо мідну пластинку замінити пластинкою з іншого металу, то затримувальна різниця потенціалів зростає до U₂=2,46 В. Яка робота виходу електронів з поверхні другої пластинки? [3,74 еВ].

31. «Червона межа» фотоефекту для деякого металу відповідає частоті _min=1,1710¹⁵ с^-1. 1) Обчисліть довжину хвилі світла, при якій емісію фотоелектронів можна повністю припинити затримувальною напругою U=2 В. 2) Знайдіть роботу виходу електронів для даного металу. [1) 182 нм; 2) 4,84 еВ].

32. При освітленні поверхні металу з роботою виходу електронів А=4,8 еВ квантами світла з енергією 5,2 еВ, спостерігається явище зовнішнього фотоефекту. Знайти максимальний імпульс, що передається поверхні металу при вириванні кожного електрона. [3,41∙10⁻²⁵  ].

33. Випромінюванням із суцільним спектром, короткохвильова границя якого відповідає частоті 1,210¹⁶ с^-1, опромінюють цинкову пластинку. Обчисліть, на яку максимальну відстань від поверхні пластинки може віддалитися фотоелектрон, якщо зовні пластинки міститься затримувальне однорідне електричне поле з напруженістю 1200 В/м. [l_max=3,83 см].

34. Срібну кульку, яка віддалена від інших тіл, опромінюють монохроматичним світлом з довжиною хвилі 250 нм. До якого максимального потенціалу зарядиться кулька, втрачаючи електрони? [  В]

35. Квант світла з довжиною хвилі 250 нм звільняє з поверхні вольфрамового електрода фотоелектрон. Визначте імпульс, який надається при цьому електроду, якщо відомо, що фотоелектрон вилітає назустріч падаючому кванту. [3,69∙10⁻²⁵  ].

36. Металева пластинка опромінюється високоенергетичними -фотонами і при цьому максимальна швидкість фотоелектронів досягає величини 0,29 Мкм/с. Яку енергію мають -фотони? [1,48 МеВ].

37. Цинкову пластинку опромінюють високоенергетичними -фотонами. Визначте енергію цих фотонів, якщо максимальна швидкість фотоелектронів, які вилітають з пластинки, дорівнює 2,5·10⁸ м/с. [1,16 МеВ].

38. На фоточутливий шар, чутливість якого дорівнює k= 3 мA/Вт, падає світловий потік, який складається з n= 6·10⁴ фотонів світла. Яка кількість фотоелектронів звільниться таким імпульсом світла, якщо довжина хвилі його фотонів дорівнює 360 нм? [621 електрон].

39. Поверхня металу освітлюється світлом з довжиною хвилі = 400 нм. При деякому затримуючому потенціалі фотострум стає дорівнювати нулю. При зміні довжини хвилі на 60 нм затримуючу різницю потенціалів прийшлось збільшити на 0,547 В. Вважаючи сталу Планка і швидкість світла відомими, визначте заряд електрона. [ Кл]

40. Цинкова куля радіусом R= 2 см, яка ізольована від зовнішніх тіл, опромінюється світлом з довжиною хвилі = 220 нм. Визначте заряд кулі,якщо: а) всі електрони починають повертатися назад; б) всі електрони віддаляються від кулі не більше, як на 3 см. [ Кл; Кл]

41. Фотострум, що виникає у колі фотоелемента при опроміненні його катода з цезію світлом з довжиною хвилі 180 нм, припиняється при вмиканні затримуючої напруги = 2,1 В. Визначити величину контактної різниці потенціалів між анодом і катодом і роботу виходу електронів з анода фотоелемента. [2,31 В; 4,21 еВ].

42. Визначте максимальну швидкість і кінетичну енергію фотоелектронів, які вилітають з поверхні, покритої калієм, якщо її освітлювати монохроматичним світлом з довжиною хвилі 400 нм. [624 км/с; 1,1 еВ].

43. Зовнішній фотоефект з поверхні деякого металу починається при частоті 5,8·10¹⁴ с⁻¹ . Світлом якої частоти опромінюють цей метал, коли відомо, що гальмівний потенціал у 2 В повністю затримує фотоелектрони? [ c⁻¹]

44. Визначте роботу виходу електронів з поверхні металу при зовнішньому фотоефекті, якщо відомо, що при освітленні металу квантами світла з довжиною хвилі 400 нм, максимальний імпульс, який передається поверхні металу при вириванні кожного електрона, дорівнює 4,2·10⁻²⁵(кг·м)/с. [2,5 еВ].

45. Визначити сталу Планка, якщо відомо, що в явищі зовнішнього фотоефекту при зміні частоти світла, яким опромінюють поверхню металу, від 4∙10¹⁵ с⁻¹ до 6∙10¹⁵ с⁻¹, гальмівна напруга, що повністю затримує фотоелектрони, змінюється на 8,29 В. [ Дж∙с].

46. Для деякого металу зовнішній фотоефект розпочинається при довжині хвилі квантів падаючого світла 400 нм. Яка робота виходу електронів для даного металу? Визначте частоту світла, при якій фотоелектрони, що звільняються ним з поверхні даного металу, повністю затримуються гальмівною напругою в 4,0 В. [2,48 еВ; c⁻¹].

47. Фотоефект спостерігають при освітленні плоскої цинкової пластинки випромінюванням із суцільним спектром, короткохвильова межа якого відповідає частоті = 9∙10¹⁵ с⁻¹. Якої величини потрібно створити зовні пластинки затримувальне однорідне електричне поле, щоб максимальна відстань, на яку могли б віддалитися фотоелектрони від поверхні пластинки, не перевищувала 2 см? [16,65 В/см].

48. На поверхню срібного електрода падає квант світла з довжиною хвилі = 260 нм і звільняє фотоелектрон. Визначте імпульс, який при цьому надається електроду, якщо електрон вилітає назустріч падаючому кванту. [ (кг∙м)/с].