Квантовая физика

51.1. Тепловое излучение. Гипотеза Планка. Постоянная Планка.

Явление внешнего фотоэффекта. Вольтамперная характеристика фотоэффекта. Ток насыщения. Задерживающее напряжение.

Опытные законы фотоэффекта. Какие из этих законов противоречат классическим представлениям о природе света? В чем это противоречие?

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Объяснение опытных законов фотоэффекта на основе уравнения Эйнштейна.

Кванты света–фотоны. Энергия, импульс, масса фотона.

51.2(А). Какого цвета мы видим абсолютно черное тело?

1) Черного;

2) красного;

3) фиолетового;

4) любого цвета в зависимости от температуры этого тела

51.3(А). Согласно гипотезе Планка…

1) свет испускается и поглощается дискретными порциями (квантами) ^^;

2) свет испускается и поглощается непрерывно;

3) свет испускается непрерывно, а поглощается квантами;

4) свет испускается квантами, а поглощается непрерывно.

51.4(А). Пластинка из чистого цинка, прикрепленная к электроскопу, освещается ультрафиолетовым светом. Как при этом изменяется потенциал электроскопа?

1) Cтановится положительным^^;

2) становится отрицательным;

3) не меняется;

4) по-разному может быть.

51.5(А). Электроскоп соединен с цинковой пластиной и заряжен отрицательным зарядом. При освещении пластины ультрафиолетовым светом электроскоп разряжается. Как изменяется максимальная кинетическая энергия выбиваемых электронов с уменьшением частоты света при неизменной мощности светового потока?

1) Не изменяется;

2) уменьшается; ^^

3) увеличивается;

4) сначала уменьшается, затем увеличивается.

51.6(А).Укажите, на каком рисунке приведена вольтамперная характеристика фотоэффекта.

1); ^^2); 3); 4).

51.7(А). Что называется красной границей фотоэффекта?

а) наименьшая длина световой волны, при которой возможен фотоэффект;

б) наибольшая длина световой волны, при которой возможен фотоэффект;

в) наименьшая частота, при которой возможен фотоэффект;

г) наибольшая частота, при которой возможен фотоэффект.

1) а,г; 2)б, в; ^^3)в; 4)г, 5)а.

51.8(А). При освещении фотокатода зеленым светом () фотоэффект не наблюдается. Будет ли наблюдаться фотоэффект для красного света ()?

1) Будет; 2) не будет.^^

51.9(А). Длина волны падающего на фотокатод света уменьшилась в два раза без изменения его интенсивности. Во сколько раз изменится величина фототока насыщения? 

1) Увеличится в два раза;

2) не изменится; ^^

3) результат зависит от свойств материала фотокатода;

4) уменьшится в два раза.

51.10(А). Интенсивность падающего на фотокатод света уменьшилась в два раза без изменения его длины волны. Во сколько раз изменится величина фототока насыщения?

1) Увеличится в два раза;

2) не изменится;

3) результат зависит от свойств материала фотокатода;

4) уменьшится в два раза. ^^

51.11(А).На рисунке приведены варианты графика зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на фотокатод фотонов. В каком случае график соответствует законам фотоэффекта?

1) 1; 2) 2;

3) 3^^; 4) 4.

51.12(А). Из перечисленных ниже факторов выберите те, от которых зависит кинетическая энергия электронов, вылетевших с поверхности металлической пластины при ее освещении светом лампы.

а) интенсивность падающего света;

б) частота падающего света;

в) работа выхода электрона из металла.

1) только а; 2) толькоб; 3)бив^^; 4)а,б,в.

51.13(А). Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта выражает закон

1) сохранения импульса; 2) сохранения энергии^^;

3) Ньютона; 4) сохранения заряда.

51.14(А). Определите максимальную скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 1 В.

(_q_e = 1,610^–19 Кл,m_e= 9,110^–31кг).

1) 0,610⁶м/с; ^^2) 0,610⁷м/с;

3) 0,8410⁶м/с; 4) 0,4310⁶м/с.

51.15(А). Пластинка из чистого цинка, прикрепленная к электроскопу, освещается ультрафиолетовым светом. В результате пластинка заряжается до некоторого напряжения. Как изменится модуль напряжения электроскопа, если цинковую пластинку заменить цезиевой, у которой работа выхода меньше?

1) увеличится^^; 2) уменьшится;

3) не изменится; 4) по-разному может быть.

51.16(А). На фотокатод падает свет с длиной волны = 589 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект, если работа выхода равна 1,7 эВ? ().

1) Будет, так как фотоэффект может наблюдаться при любой длине волны света.

2) Будет, так как длина волны больше длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта.

3) Будет, так как энергия кванта больше работы выхода.^^

4) Будет, так как энергия кванта меньше работы выхода.

51.17(А). Если облучать фотокатод, для которого красная граница фотоэффекта₀, светом с длиной волны<₀, то величина задерживающей разности потенциалов будет определяться по формуле:

1) ;^^2);

3) ; 4).

51.18(А). Энергия фотона равна

1) ^^; 2); 3); 4).

51.19(А). Что такое фотон?

1) Частица ядерного поля;

2) частица, масса покоя которой равна нулю^^;

3) ядро атома водорода;

4) – частица.

51.20(А). На зеркальную поверхность перпендикулярно к ней падает свет. Импульс, переданный поверхности при отражении одного фотона, равен

1) ; 2); 3)mc²; 4).^^

51.21(А). Масса фотона может быть рассчитана так:

1) ^^; 2); 3); 4)h.

51.22(А). Чему равен импульс, переданный фотоном веществу при его поглощении и при его отражении при нормальном падении на поверхность?

1. в обоих случаях ;

2) в первом случае , во втором ^^;

3) в обоих случаях ;

4) в первом случае , во втором.

51.23(В). Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла равна 275 нм. Найти минимальную энергию фотона, вызывающего фотоэффект. (4,5 эВ)

51.24(В). Найти частоту света, вырывающего из металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В. Фотоэффект начинается при частоте 610¹⁴Гц. Найти работу выхода электронов из металла.

(13,210¹⁴Гц; 2,48 эВ)

51.25(В). Определить длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию, равную 4,510^–20Дж, а работа выхода электрона из металла равна 7,610^-19 Дж.

(2,510^-7м)

51.26(В). Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла 275 нм. Найти работу выхода электронов из металла, максимальную скорость электронов, вырываемых из металла светом с длиной волны 180 нм, и максимальную кинетическую энергию электронов.

(4,5 эВ; 9,110⁵ м/с; 3,810^-19 Дж)

51.27(В). Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длинным (= 0,76 мкм) и наиболее коротким (= 0,4 мкм) волнам видимой части спектра. (h= 6,6310^–34Джс). (1,64 эВ; 3,1 эВ)

51.28(В). Найти энергию и импульс фотона, если соответствующая ему длина волны 1,6 пм. (1,2410^–13 Дж; 4,110 ^–22 кгм/с)

51.29(В). Сколько фотонов попадает за 1 с в глаз человека, если глаз воспринимает свет с длиной волны 0,55 мкм при мощности светового потокаВт. (500)

51.30(В). Предполагая, что средняя длина волны излучения, испускаемого 25- ваттной электрической лампой, равна 1,2 мкм, найти число испускаемых ею фотонов за 1 с. (1,510²⁰)

51.31(В).  Для ионизации атома кислорода необходима энергия 14 эВ. Найти частоту излучения, которое может вызвать ионизацию. (1эВ = 1,610^–19 Дж;h= 6,6310^–34 Джс). (3,410¹⁵ Гц)

51.32(В). Рентгеновская трубка, работающая под напряжением 50 кВ и потребляющая ток 2 мА, излучает 510¹³ фотонов за 1 с. Считая длину волны излучения равной 0,1 нм, найдите КПД трубки. (0,1%)

51.33(В). Определите показатель преломления среды, в которой свет с энергией квантаимеет длину волны? ()

51.34(С). При увеличении частоты падающего на металл света в 2 раза задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличивается в 3 раза. Частота первоначально падающего света 1,210¹⁵ Гц. Определите длину волны света, соответствующую красной границе для этого металла. (500 нм)

51.35(С). Световая отдача лампочки накаливания (), потребляющей мощность 132 Вт, равна 6%, а средняя частота излучения лампы 610¹⁴ Гц. Сколько миллиардов фотонов от этой лампы попадает за 1 с в зрачок глаза человека, стоящего в 100 м от лампы? Зрачок считать плоским кругом радиусом 2 мм. (2млрд)

51.36(С). Излучение лазера мощностью 600 Вт продолжалось 20 мс. Излученный свет попал в кусочек идеально отражающей фольги массой 2 мг, расположенной перпендикулярно направлению его распространения. Какую скорость приобретет кусочек фольги? (4 см/с)

51.37(С). Лазер мощностью 2 кВт в течение 2 с излучает 300 импульсов света. Длительность каждого импульса 4 мкс. На излучение идет= 0,3 % потребляемой энергии. Найдите мощность и энергию одного импульса.

(0,04 Дж; 10 кВт)