Тема 6. Фотоэффект (2 ч.)

Взаимодействие фотонов с электронами. Внешний фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна.

Вопросы для самопроверки:

1. Какое явление называется фотоэффектом

2. Чем отличаются внешний и внутренний фотоэффекты?

3. Сформулируйте законы фотоэффекта.

4. Что называется красной границей фотоэффекта

5. Как из опытов по фотоэффекту определяется постоянная Планка?

6. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

7. Как с помощью уравнения Эйнштейна объяснить I и II законы фотоэффекта?

8. Нарисуйте и объясните вольт-амперную характеристику фотоэффекта.

Задачи для решения на занятии:

1. Определить максимальную скорость v_max фотоэлект­ронов, вырываемых с поверхности серебра: 1) ультрафиолетовым излучением с длиной волны λ₁ =0,155 мкм; 2) γ-излучением с длиной волны λ₂=2,47 пм.

2. Определить красную границу λ₀ фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности фиолетовым светом длиной волны λ=400 нм максимальная скорость v_max фотоэлектро­нов равна 0,65 Мм/с.

3. Определить длину волны света, кванты которого имеют такую же энергию, которую приобретает электрон, пролетевший из состояния покоя разность потенциалов U= 4,1 В

4. Определить работу выхода А электронов из натрия, если красная граница фотоэффекта λ₀=500 нм.

5. Будет ли наблюдаться фотоэффект, если на поверхность серебра направить ультрафиолетовое излучение с длиной волны λ = 300 нм?

6. На поверхность лития падает монохроматический свет (λ=310 нм) Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов U не менее 1,7 В. Определить работу выхода А.

7. При фотоэффекте с платиновой поверхности величина задерживающего потенциала оказалась равной 0,8 В. Найти:1) длину волны применяемого облучения; 2) красную границу.

8. На вольфрамовый катод фотоэлемента падают ультрафиолетовые лучи с длиной волны λ= 0,1 мкм. При каком запирающем напряжении между катодом и анодом фотоэлемента фототок в цепи равен нулю? Работа выхода электрона из вольфрама А_вых.=4,5эВ.

Домашнее задание:

1. Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов, вылетающих из металла при облучении γ-фотонами с энергией ε =1,53МэВ.

2. Какая доля энергии фотона израсходована на работу вы­рывания фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта λ₀ = 307 нм и максимальная кинетическая энергия Т_mах фотоэлектрона равна 1 эВ?

3. Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, нужно прило­жить задерживающую разность потенциалов U₁=3,7 В. Если пла­тиновую пластинку заменить другой пластинкой, то задерживающую разность потенциалов придется увеличить до 6 В. Определить ра­боту А выхода электронов с поверхности этой пластинки.

4. Красная граница фотоэффекта для металла λ₀ =6,2·10^-5 см. Найти величину запирающего напряжения для фотоэлектронов при освещении металла светом с длиной волны 3300 Ǻ.

5. Максимальная скорость v_max фотоэлектронов, вылетаю­щих из металла при облучении его γ-фотонами, равна 291 Мм/с. Определить энергию ε γ-фотонов.

6. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны λ=220 нм. Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов.

7. Определить длину волны λ ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность некоторого металла, при максимальной скорости фотоэлектронов, равной 10 Мм/с. Работой выхода элект­ронов из металла пренебречь.

Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов, вылетающих из металла под действием γ-излучения с длиной волны λ=0,3 нм.