Раздел 4.3 Явление теплового излучения. Фотоэффект

4.3.1Длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, равна 1 мкм. Определить температуру тела и его энергетическую светимость. (Т = 2900 К, R_e = 4 МВт/м²)

4.3.2Фотокатод облучают светом с длиной волны= 300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода₀= 450 нм. Какое напряжениеUнужно создать между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился? (U =1,4 В)

4.3.3Мощность излучения Солнца 3,9∙10²⁶ Вт. Считая излучение Солнца близким к излучению абсолютно черного тела, найти температуру поверхности Солнца. Радиус Солнца считать равным 6,9610 ⁸м. (Т = 5800К)

4.3.4 Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из металлической пластины светом с длиной волны= 310^–7м, если красная граница фотоэффекта₀= 540 нм? (v_max = 800 км/с)

4.3.5Определить, во сколько раз необходимо уменьшить термодинамическую температуру черного тела, чтобы его энергетическая светимость уменьшилась в 625 раз. (Т₁/Т₂ = 5)

4.3.6Определите длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют максимальную кинетическую энергию 6∙10^-20 Дж, а работа выхода электронов из этого металла 6∙10^-19Дж. ( = 300 нм)

4.3.7 На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела при температуре 0⁰С? ( = 10,6 мкм)

4.3.8При фотоэффекте с платиновой поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциаловU= 0,8 В. Найти длину волныприменяемого облучения и предельную длину волны₀, при которой еще возможен фотоэффект. ( = 204 нм; ₀ = 234 нм)

4.3.9В результате нагревания черного тела длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с₁= 2,7 мкм на₂= 0,9 мкм. Определить начальную и конечную температуры тела и соответствующие энергетические светимости. (Т₁=1074К, Т₂=3222К;R_e1 = 74 кВт/м², R_e2 = 0,6 МВт/м² )

4.3.10Какую длину волны должны иметь фотоны, если электроны, эмитируемые при фотоэффекте из металлической пластины, имеют скорость 510⁹ см/с? Работа выхода 6,3 эВ. ( = 0,18 мкм)

4.3.11Вычислить энергию, излучаемую за 10 мин с площади 2 см²абсолютно черного тела, температура которого 1500 К. (W = 34,4 кДж)

4.3.12На металлическую пластину падает ультрафиолетовое излучение с длиной волны= 0,25 мкм. Фототок прекращается при минимальном задерживающем напряженииU= 0,96 В. Определить работу выхода электрона из металла. (А_вых = 4эВ)

4.3.13Как и во сколько раз изменится энергетическая светимость абсолютно черного тела, если максимум спектральной плотности энергетической светимости переместится с красной границы видимого света (700 нм) на фиолетовую (390 нм)? (R_e2/R_e1 = 10,4)

4.3.14На катод фотоэлемента, выполненного из цезия, падает монохроматическое излучение с длиной волны= 0,22 мкм. Рассчитать максимальную скорость фотоэлектронов и минимальное запирающее напряжение. Работа выхода электронаA_вых= 1,89 эВ. (v_max = 1,15 Мм/с; U_min = 3,76 В)

4.3.15Абсолютно черное тело имеет температуру 500 К. До какой температуры необходимо нагреть это тело, чтобы увеличить его энергетическую светимость в 5 раз? (Т₂ = 747,7 К)

4.3.16Какая доля энергии фотона израсходована на работу выхода фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта₀= 0,307 мкм, а максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна 1 эВ? (A_вых/Е=0,8)

4.3.17Определить температуру и энергетическую светимость абсолютно черного тела, если максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны 400 нм. (Т = 7250 К, R_e = 156,7 МВт/м² )

4.3.18На поверхность лития падает монохроматический свет с длиной волны= 0,31 мкм. Чтобы прекратить эмиссию электронов, необходимо приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7 В. Определить работу выхода электрона из лития. (А_вых= 2,3 эВ)

4.3.19Какое количество энергии излучает участок поверхности абсолютно черного тела площадьюS= 10 см² в 1 с, если известно, что максимум спектральной плотности энергетической светимости этого тела приходится на длину волны 1,2 мкм? (Р = 1,9 кВт)

4.3.20Определить красную границу фотоэффекта для цинка и максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с его поверхности электромагнитным излучением с длиной волны 0,25 мкм. Работа выхода электрона из цинкаА_вых= 3,74 эВ. (v₀=0,90310¹⁵ с^-1, v_max = 0,657 Мм/с)

4.3.21Температура абсолютно черного тела 3200 К. Определить энергетическую светимость тела и длину волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости. (R_e = 5,95 кВт/м², _т = 0,9 мкм)

4.3.22Работа выхода электрона из цезияA_вых= 1,89 эВ. Рассчитать красную границу фотоэффекта для него. Будет ли видимый свет вызывать эмиссию электронов из этого металла? (₀=658 нм)

4.3.23Энергетическая светимость черного телаR= 10 кВт/м². Определить длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости этого тела. ( = 4,5 мкм)

4.3.24Определить максимальную скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при задерживающем напряжении U = 3,7 В. (v_max = 1,14 10⁶ м/с)

4.3.25Черное тело находится при температуреТ₁= 3000 К. При остывании тела длина волны, соответствующая максимальной спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на= 8 мкм. Определить конечную температуру тела. (Т₂ = 323 К)

4.3.26Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением платиновой пластинки, необходимо приложить задерживающую разность потенциаловU_З= 3,7 В. Рассчитать длину волны падающего излучения. К какому диапазону электромагнитных волн оно относится? Работа выхода электрона из платиныA_вых= 5,29 эВ. ( = 0,14 мкм)

4.3.27Длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, равна 0,58 мкм. Определить температуру и энергетическую светимость этого тела. (Т = 510³ К, R_e = 35,4 МВт/м²)

4.3.28Определить минимальное запирающее напряжение для фотоэлемента, катод которого изготовлен из серебра. Длина волны падающего излучения= 0,155 мкм. Работа выхода электрона из серебраA_вых= 4,28 эВ. (U_min = 3,74 В)

4.3.29 Вычислить энергию, излучаемую за 1 минуту с 1 см²абсолютно черного тела, температура которого 1000 К. (W = 340 Дж)

4.3.30Найти максимальную скорость электронов, испускаемых серебром при облучении ультрафиолетовым излучением с длиной волны= 0,155 мкм. Работа выхода электрона из серебраA_вых= 4,28 эВ. (v_max = 1,15 Мм/с)