Задачи по элементарной физике - Ащеулов С.В.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, как это ни странно на первый взгляд, указанная „особенность зеркала" связана с тем, что сила тяжести направлена вертикально вниз.
И еще одно существенное замечание. Правая и левая половины нашего тела почти симметричны относительно вертикальной плоскости. Однако если бы эта симметрия была идеальной, то наше отражение в зеркале ничем не отличалось бы от оригинала (посмотрите на изображение в зеркале, скажем, молочной бутылки). Более того, различие между изображением и оригиналом становится особенно заметным, когда мы каким-либо способом нарушаем симметрию правое — левое: например, поднимаем одну из рук.
В качестве иллюстрации рассмотрим воображаемую экзотическую планету, на которой живут существа, по строению тела во всем похожие на нас. Отличаются они от нас только тем, что все лежат на одном боку, скажем, на правом (как они при этом перемещаются, неважно). Собеседники на этой планете знают, что когда они повернуты лицом друг к другу, то ноги их направлены в разные стороны. Для этих „лежебоков" зеркало „меняет местами голову и Horni'. Нам не удалось бы убедить их в том, что „переворачиваются правое и левое". Однако и в этом случае зеркало „учитывает", что сила тяжести направлена от левого бока к правому, а не от головы к ногам.
ЗАДАЧА 158
Шарику радиусом R сообщили малый заряд q. Как изменится красная граница V0 фотоэффекта?
1581 РЕШЕНИЕ
Для нейтрального шарика красная граница фотоэффекта определяется потенциальным барьером на границе металла и подчиняется соотношению
'Av0 = A, 1 (I)
где h — постоянная Планка; А — работа выхода для электрона.
После появления на шарике заряда электрон, покидая шарик, участвует в электрическом взаимодействии с зарядом q. Энергия W этого взаимодействия такова, что W = еср =' eq/R, где е — заряд электрона; ф — потенциал шарика.
При этом соотношение (1) принимает вид
Hv1 = A+W = A+eq/R. (2)
Здесь V1 — искомая красная граница. Сдвиг Av этой границы найдем из соотношений (1) и (2): Av = V1 — v0 = eq/Rh.
Очевидно, если Av < 0 и |Av|>v0, электроны будут сами покидать шарик. Именно поэтому в условиях задачи на заряд q наложено условие быть малым.
З А Д А Ч А 159
Вольфрамовый шарик радиусом 10 см, находящийся в вакууме,
о
облучают светом с длиной волны К = 2000 А. Определить установившийся заряд шарика, если работа выхода для вольфрама А = 4,5 эВ.
РЕШЕНИЕ
Кинетическую энергию вылетающих при облучении электронов можно определить из уравнения Эйнштейна h\ = А + mv2/2, где V —' частота облучения; т — масса; v — скорость электрона.
Заряд шарика является установившимся, если все электроны, покидающие шарик, возвращаются под действием электростатического поля шарика. При этом наступает состояние динамического равновесия.
У поверхности шарика электрон обладает энергией E = = mv2/2 — eq/R, а его энергия в бесконечно удаленной точке равна нулю. Следовательно, E = 0 vi q = mv2R/2e = (hv — A)R/e. Подставляя числовые значения, получаем, что q = 0,056 ед. GGSE.
