Самостійна робота № 7 Світлові кванти. Дії світла

Варіант 1

1 рівень

Задача 1. Робота виходу з цинку електрона 5,6∙10^-19 Дж. Чи відбудеться фотоефект, якщо на цинк падатимуть світлові промені з довжиною хвилі 4,5∙10^-7м.

Задача 2. У скільки разів енергія фотона ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі 0,38мкм більша від енергії фотона видимого світла з довжиною хвилі 0,7мкм?

2 рівень

Задача 1. Визначити енергію, масу та імпульс фотона найкоротших хвиль видимого світла.

Задача 2. На металеву пластинку падає монохроматичне світло з довжиною хвилі 0,42мкм. Фотострум припиняється при затримуючій напрузі 0,95В. Визначити роботу виходу електронів з поверхні пластини.

3 рівень

Задача 1. Опромінюючи металеву кулю світлом, спостерігаємо фотоефект. Як зміниться червона межа фотоефекту, якщо на кулю подати позитивний заряд q?

Радіус кулі R₀. Електрони, які вилітають, реєструються на відстані R≥R₀ від центра кулі.

Варіант 2

1 рівень

Задача 1. Робота виходу електронів з натрію 3,3∙10^-15Дж. Визначити червону межу фотоефекту для натрію.

Задача 2. Визначити величину кванта енергії, який відповідає довжині світлової хвилі

5∙10^-7м.

2 рівень

Задача 1. Яка максимальна швидкість фотоелектронів, що вилітають з цинку під час освітлення його променями з довжиною хвилі 2∙10^-7м, якщо робота виходу дорівнює 4еВ?

Задача 2. Око людини сприймає світло з довжиною хвилі 5∙10^-7м, якщо потужність світла, що падає на око, не менша за 2∙10^-17Вт. Яка кількість фотонів щосекунди падає на сітківку ока?

3 рівень

Задача 1. Найбільша довжина хвилі світла, при якій відбувається фотоефект для вольфраму 0,275мкм. Знайти роботу виходу електронів з вольфраму і найбільшу швидкість електронів, вирваних з вольфраму світлом з довжиною хвилі 0,18мкм; найбільшу енергію цих електронів.

Варіант 3

1 рівень

Задача 1. Довжина хвилі, що відповідає червоній межі фотоефекту для натрію дорівнює 530нм. Визначити роботу виходу електронів з натрію.

Задача 2. Визначити масу та імпульс фотона червоного світла, довжина хвилі якого становить 0,7мкм.

2 рівень

Задача 1. До вакуумного фотоелемента, у якого катод виконаний із цезію, прикладено запірну напругу 2В. При якій довжині хвилі падаючого на катод світла з’явиться фотострум?

Задача 2. На поверхню площею 100см² щохвилини падає 63Дж світлової енергії. Знайти тиск у випадках, коли поверхня повністю відбиває і повністю поглинає все випромінювання.

3 рівень

Задача 1. Енергія фотона рівна кінетичній енергії електрона, який має початкову швидкість 10⁶м/с і прискорюючу різницю потенціалів 4В. Знайти довжину хвилі фотону.

Варіант 4

1 рівень

Задача 1. Робота виходу електронів із срібла становить 7,85∙10^-19Дж. Визначити довжину хвилі червоній межі фотоефекту для срібла.

Задача 2. Яку кінетичну енергію мають електрони, вирвані з поверхні міді, при опроміненні її світлом з частотою 6∙10¹⁶Гц, робота виходу 4,39еВ?

2 рівень

Задача 1. Яку запірну напругу треба подати, щоб електрони, вирвані ультрафіолетовим світлом з довжиною хвилі 100нм із вольфрамового катода, не могли створити струм у колі?

Задача 2. Робота виходу електронів з поверхні кадмію 4,08еВ. Яка довжина хвилі випромінювання, якщо максимальна швидкість фотоелектронів 7,2∙10⁵м/с.

3 рівень

Задача 1. Ультрафіолетові промені з довжиною хвилі 0,3мкм, падаючи на катод фотоелемента, викликають потік фотоелектронів з швидкістю 10⁶м/с; світлом якої довжини хвилі треба опромінювати фотоелемент, щоб кінетична енергія фотоелектронів стала W_к=4∙10^-19Дж?

Варіант 5

1 рівень

Задача 1. Яка довжина хвилі фотона, енергія якого 2еВ? До електромагнітних хвиль якого типу належить це випромінювання?

Задача 2. Найбільша довжина хвилі світла, при якій спостерігається фотоефект для калію 6,2∙10^-5см. Знайти роботу виходу електронів із калію.

2 рівень

Задача 1. Усамітнену цинкову кульку опромінюють монохроматичним світлом з довжиною хвилі 4нм. До якого потенціалу зарядиться кулька? Робота виходу електрона з цинку дорівнює 4,0еВ.

Задача 2. Який імпульс фотона з енергією 6еВ? Яка довжина хвилі такого випромінювання?

3 рівень

Задача 1. В явищі фотоефекту електрони, вирвані з поверхні металу випромінюванням з частотою 2∙10¹⁵Гц, повністю затримуються гальмівним полем при різниці потенціалів 7В, а при частоті 4^.10¹⁵Гц – при різниці потенціалів 15В. По цим даним визначити постійну Планка.

Варіант 6

1 рівень

Задача 1. Визначити найбільшу швидкість електрона, який вилетів із цезію, при освітленні його світлом з довжиною хвилі 400нм, робота виходу 2еВ.

Задача 2. Визначити довжину хвилі променів, фотони яких мають таку ж енергію, що й електрон, прискорений напругою 4В.

2 рівень

Задача 1. На металеву пластину падає світло, що має довжину хвилі 413нм. Фотострум припиняється, коли затримуюча різниця потенціалів становить 1В. Визначити роботу виходу електрона з поверхні пластини і червону межу фотоефекту.

Задача 2. З якою швидкістю повинен рухатись електрон, щоб його імпульс дорівнював імпульсу фотона випромінювання з довжиною хвилі 5,2∙10^-7м?

3 рівень

Задача 1. Капля води об’ємом 0,2мл нагрівається світлом з довжиною хвилі 0,75мкм, поглинаючи щосекунди 10¹⁰ фотонів. Визначити швидкість нагрівання води.

Варіант 7

1 рівень

Задача 1. До якого виду слід віднести промені, енергія фотонів яких дорівнює 4140еВ?

Задача 2. Випромінювання з енергією 15Дж освітлює площадку у 2см² протягом 1хв. Визначити тиск, здійснюваний випромінюванням на поверхню у випадку, коли площадка повністю поглинає промені.

2 рівень

Задача 1. На поверхню золота падає випромінювання з довжиною хвилі 200нм. Визначити роботу виходу електронів із золота, якщо їх максимальна кінетична енергія 2,5∙10^-19Дж.

Задача 2. Випромінювання від оптичного квантового генератора за допомогою оптичних стекол концентруються на невеликій поверхні. При цьому створюється поверхнева густина енергії 6^.10⁸Дж/см². Тривалість імпульсу 2∙10^-3с. Визначити тиск оптичного випромінювання при повному його поглинанні.

3 рівень

Задача 1. Фотоелектрони, що вириваються з поверхні металу світлом з частотою

₁=2,2∙10¹⁵с^-1, повністю затримуються зворотним потенціалом 6,6В, а вирвані світлом з частотою ₂= 4,6∙ 10¹⁵ с^-1 – потенціалом 16,5 В. Визначити постійну Планка.

Варіант 8

1 рівень

Задача 1. Визначити червону межу фотоефекту для пластини.

Задача 2. Тиск сонячного світла на поверхню Землі становить 4,7∙10^-4Па. Визначити енергію випромінювання, яке падає щосекунди на кожний квадратний метр поверхні Землі, розміщеної перпендикулярно до променів.

2 рівень

Задача 1. Робота виходу електронів з поверхні цезію 1,94еВ. Який потенціал потрібно прикласти, щоб затримувати електрони, якщо поверхня цезію опромінюється монохроматичним світлом з довжиною хвилі 589нм?

Задача 2. Визначити енергію та імпульс фотона ультрафіолетових променів з довжиною хвилі 300нм.

3 рівень

Задача 1. Знайти тиск світла на стінки колби електричної лампи потужністю 100Вт. Колба лампи – сфера радіусом 5см, стінки якої відбивають 10% падаючого на них світла. Враховуючи, що вся затрачена потужність іде на випромінювання.

Варіант 9

1 рівень

Задача 1. Знайти частоту і довжину хвилі випромінювання, маса фотонів яких дорівнює масі спокою електронів.

Задача 2. Пучок світла з довжиною хвилі 0,49мкм, падаючи перпендикулярно до поверхні, чинить на неї тиск 5мкПа. Скільки фотонів падає щосекунди на 1м² цієї поверхні? Коефіцієнт відбивання світла від даної поверхні 0,25.

2 рівень

Задача 1. Червона межа фотоефекту для металу 6,2∙10^-5см. Знайти величину запірної напруги для фотоелектронів при освітленні металу світлом з довжиною хвилі 330нм.

Задача 2. Рубіновий лазер випромінює в імпульсі 2∙10¹⁹ фотонів з довжиною хвилі 694нм. Яка середня потужність спалаху лазера, якщо його тривалість 2∙10^-3.

3 рівень

Задача 1. На дзеркальну поверхню площею 10см² під кутом 45⁰ падає пучок фотонів інтенсивністю 10¹⁸ фотонів/с з довжиною хвилі падаючого світла 400нм. Визначити тиск світла на поверхню, якщо коефіцієнт відбивання від поверхні 0,75.

Варіант 10

1 рівень

Задача 1. Знайти роботу виходу електрона з поверхні певного матеріалу, якщо при опроміненні цього матеріалу жовтим світлом швидкість відбитих електронів дорівнює 0,28^.10⁶м/с. Довжина хвилі жовтого світла дорівнює 590нм.

Задача 2. На кожний квадратний сантиметр чорної поверхні щосекунди падає

2,8∙10¹⁷ квантів випромінювання з довжиною хвилі 400нм. Який тиск здійснює це випромінювання на поверхню?

2 рівень

Задача 1. Визначити максимальну кінетичну енергію електронів, що їх вириває з поверхні калію випромінювання з довжиною хвилі 345нм. Робота виходу електронів з калію 2,26еВ.

Задача 2. Знайти довжину хвилі світла, яким освітлюється поверхня металу, якщо фотоелектрони мають кінетичну енергію 4,5∙10^-16Дж, а робота виходу електрона з металу дорівнює 7,5∙10^-19Дж.

3 рівень

Задача 1. Опромінюючи деякий метал світлом спочатку з довжиною хвилі 0,3мкм, а потім – 0,6мкм, виявили, що відповідні максимальні швидкості фотоелектронів відрізняються одна від одної в n=2 рази. Знайти роботу виходу електронів з поверхні металу.

Варіант 11

1 рівень

Задача 1. Який тиск електромагнітних хвиль являють собою промені, енергія фотонів яких становить 3∙10^-17Дж; 5∙10^-19Дж; 2∙10^-22Дж.

Задача 2. На кожний квадратний метр чорної поверхні щосекунди падає 2,5∙10¹⁵ фотонів рентгенівського випромінювання з частотою 7∙10¹⁹Гц. Який тиск здійснює це випромінювання?

2 рівень

Задача 1. Яка частина енергії фотона, що викликає фотоефект, витрачається на роботу виходу, якщо найбільша швидкість електронів, вирваних із поверхні цинку, складає 10⁶м/с. Червона межа фотоефекту для цинку відповідає довжині хвилі 290нм

Задача 2. Джерело світла потужністю 100Вт випромінює 5∙10²⁰ фотонів за 1с. Знайти довжину хвилі випромінювання.

3 рівень

Задача 1. У повітрі довжина хвилі монохроматичного світла 600нм. При переході в скло довжина хвилі змінюється і дорівнює 420нм. Під яким кутом  світло падає на межу поділу повітря – скло, якщо відбитий і заломлений промені утворюють прямий кут?

Варіант 12

1 рівень

Задача 1. До якого виду слід віднести промені, енергія фотонів яких дорівнює 2,07еВ?

Задача 2. Яку максимальну кінетичну енергію мають електрони, вирвані з оксиду барію, при опроміненні світлом частотою 1ПГц?

2 рівень

Задача 1. Рентгенівська трубка працює під напругою 60кВ. Визначити максимальну енергію фотона рентгенівського випромінювання і максимальну довжину хвилі цього випромінювання.

Задача 2. Яка довжина хвилі (в нм) фотона, імпульс якого 2∙10^-27 кгм/с.

3 рівень

Задача 1. Фотон довжина хвилі якого 0,002нм, вириває з поверхні платини електрон. Визначити: а) швидкість фотоелектронів, б) його імпульс, в) затримуючу напругу.

Варіант 13

1 рівень

Задача 1. Який імпульс фотона, енергія якого дорівнює 3еВ?

Задача 2. Світло якої довжини хвилі треба спрямувати на поверхню цезію, щоб максимальна швидкість фотоелектронів була 2Мм/с, робота виходу 2еВ.

2 рівень

Задача 1. Гелій неоновий лазер випромінює світло з довжиною хвилі 630нм. Скільки фотонів випромінює лазер за одну секунду, якщо його потужність дорівнює 2мВт?

Задача 2. При фотоефекті з поверхні срібла затримуючий потенціал виявився рівним 1,2В. Обчислити частоту падаючого світла.

3 рівень

Задача 1. При освітленні поверхні деякого металу монохроматичним світлом максимальна швидкість фотоелектронів v₁=2∙10⁵м/с. Визначити максимальну швидкість фотоелектронів, які вириваються з поверхні цього металу при освітленні його монохроматичним світлом з частотою на =2∙10¹³Гц більше.

Варіант 14

1 рівень

Задача 1. Знаючи, що довжина електромагнітного випромінювання 5,5∙10^-7м, знайти частоту і енергію фотона.(у Дж і еВ).

Задача 2. Який тиск здійснює світлове випромінювання на 1мм² чорної поверхні, яка одержує з випромінюванням 500Дж енергії щосекунди?

2 рівень

Задача 1. Визначити довжину хвилі, що випромінює поверхня стронцію, коли фотоелектрони мають максимальну кінетичну енергію 1,8∙10^-19Дж, а довжина хвилі червоної межі фотоефекту для стронцію 550нм.

Задача 2. Квант променів, енергія якого дорівнює 2∙10^-15 Дж, при зіткненні з електроном втратив 20% енергії. Визначити частоту і довжину хвилі цих променів після зіткнення, імпульс фотона.

3 рівень

Задача 1.У науковій фантастиці описуються космічні яхти із сонячним вітрилом, що рухається під дією тиску сонячних променів. Через який час яхта масою 1т набула б швидкості 50м/с,якщо площа вітрила 1000м², а середній тиск сонячних променів 10мкПа? Який шлях пройшла б яхта за цей час? Початкову швидкість яхти відносно сонця вважати рівною нулю.

Варіант 15

1 рівень

Задача 1. Найбільша довжина хвилі світла, при якій відбувається фотоефект для вольфраму, 0,275мкм. Знайти роботу виходу електронів із вольфраму; найбільшу швидкість електронів, що вириваються із вольфраму світлом з довжиною хвилі 0,18мкм.

Задача 2. Визначити енергію фотонів, які відповідають найдовшим (760 нм) і найкоротшим (380 нм) хвилям видимої частини спектра.

2 рівень

Задача 1. Скільки фотонів за секунду випромінює нитка електричної лампи потужністю 1 Вт, якщо середня довжина хвилі випромінювання 1мкм?

Задача 2. Визначити кінетичну енергію фотоелектронів під час опромінювання вольфраму світловою хвилею з довжиною хвилі 1,8^.10^-7м, якщо довжина хвилі, яка відповідає червоній межі фотоефекту для вольфраму становить 2,75^.10^-7м.

3 рівень

Задача 1. Для вимірювання сталої Планка катод вакуумного елемента освітлюється монохроматичним світлом, при довжині хвилі випромінювання 620нм струм фотоелектронів припиняється, якщо в коло між катодом і анодом включити затримуючий потенціал не менше певного значення. При збільшенні довжини хвилі на 25% затримуючий потенціал виявляється на 0,4В меншим. Визначити за цими даними сталу Планка.

Самостійна робота № 8