Емісійні явища
1
.
Знайти роботу виходу електронів з
металу, якщо підвищення температури
метала від 2000 К на 0,01 К збільшує струм
насичення при термоелектронній емісії
на 0,01%.
Д
ано: Рішення
Т1 = 2000К
ΔТ = 0,01К
=
0,01%
Ав - ?
0
U
Густина струму насичення при термоелектронній емісії визначається за формулою Річардсона-Дешмана:
Тоді,
враховуючи, що
,
відносне збільшення струму насичення
можна записати:
Перетворюючи і логарифмуючи отримане рівняння, розв’язуємо його відносно Ав:
2. Відношення робіт виходу електронів з платини та цезію дорівнює 1,58. Визначити відношення мінімальних швидкостей теплового руху електронів, які вилітають з цих металів.
Д
ано:
Рішення
=
1,58 Вихід електронів з металу за рахунок
термоелектронної
-
? емісії при мінімальній швидкості
теплового руху відбу-
вається при умові, що кінетична енергія електронів в металі дорівнює роботі виходу:
Тоді відношення мінімальних швидкостей в цих металах можна знайти, взявши відношення їх кінетичних енергій:
Звідси:
3. До якого потенціалу можна зарядити віддалену від інших тіл цинкову кульку, опромінюючи її ультрафіолетовим випромінюванням з довжиною хвилі 200 нм? Робота виходу електронів з цинку 3,74 еВ.
Д
ано: Рішення
λ = 200 нм = 2·10-7м
А
в
= 3,74 еВ = 5,98·10-19Дж
φ - ?
Потенціал φ, до якого можна зарядити цинкову кульку при опромінюванні, дорівнює затримуючій напрузі Uз, яку знайдемо з рівняння Ейнштейна для фотоефекту:
Звідси,
враховуючи, що частота опромінювання
,
маємо:
В
4
.
Плоский срібний електрод освітлюється
монохроматичним випромінюванням з
довжиною хвилі 8,3 нм. Визначити, на яку
максимальну відстань від поверхні
електрода може віддалитись фотоелектрон,
якщо на зовні електрода є затримуюче
електричне поле напруженістю 10 В/см.
Червона границя фотоефекта для срібла
264 нм.
Д
ано: Рішення
λ = 83 нм = 83·10-9м
Е = 10 В/см = 1000 В/м
λ
0
= 264 нм = 264·10-9м
S - ?
Фотоелектрон,
який вилітає з срібного електроду,
гальмується в електричному полі завдяки
тому, що сили поля виконують над ним
роботу
,
яка витрачається на компенсацію його
кінетичної енергії Wк.
Це призводить до зупинки фотоелектрона
на відстані S
від електрода. Запишемо рівняння закону
збереження механічної енергії в цьому
процесі:
,
де
-
кулонівська сила, яка діє на фотоелектрон.
Звідси
(1)
Кінетичну енергію фотоелектрона знайдемо з рівняння Ейнштейна для фотоефекта:
(2)
Враховуємо,
що частота падаючого на електрод світла
,
а робота виходу фотоелектрона
,
тоді з рівняння (2) маємо:
(3)
Підставляємо формулу (3) в (1):
Термоелектричні явища
1. Термопара залізо-константан замкнена на гальванометр і має питому термое.р.с. 5,3.10-5 В/К і опір 15 Ом. Один спай термопари знаходиться у посудині з танучим льодом, а другий розміщено в середовищі, температура якого невідома. Визначити цю температуру, якщо крізь гальванометр тече струм 0,2 мА, а внутрішній опір гальванометра дорівнює 150 Ом.
Дано: α = 5,3.10-5 В/К r = 15 Ом T1 = 273 К I = 0,2 мА = 2.10-4 А R = 150 Ом |
|
Рішення
Т2-?
З формули для термоерс, яка виникає в явищі Зеєбека =α (Т2 – Т1), знайдемо температуру середовища
,
(1)
У відповідності до закону Ома для замкненого кола:
,
звідси термоелектрорушійна сила дорівнює
(2)
Підставимо формулу (2) в (1), отримаємо:
2. Сила струму у колі, що складається з термопари з опором 4 Ом та гальванометром з опором 80 Ом дорівнює 26 мкА при різниці температур спаїв 500С. Визначити коефіцієнт термое.р.с. термопари.
Д
ано: Рішення
r
= 4 Ом
R = 8 Ом
I = 26 мкА = 26·10-6А
ΔТ = 500С = 50 К
α - ?
Коефіцієнт термое.р.с. знайдемо з формули для величини термое.р.с.
,
звідси
(1)
З
закону Ома для замкненого кола:
,
знайдемо величину термое.р.с.:
(2)
Підставляємо формулу (2) в (1) і отримаємо:
