Физика в задачах для поступающих в вузы - Турчина Н.В.
ISBN 978-5-94666-452-3
Скачать (прямая ссылка):
18.2.15. В научной фантастике описываются космические яхты с солнечным парусом, движущиеся под действием давления солнечных лучей. Через какое время яхта массой 1 т приобрела бы скорость 50 м/с, если площадь паруса 1000 м2, а среднее давление солнечных лучей 10 мкПа? Какой путь прошла бы яхта за это время? Начальную скорость яхты относительно Солнца считать равной нулю.
18.3. Фотоэффект
18.3.1. При какой минимальной энергии квантов произойдет фотоэффект на цинковой пластине?
18.3.2. В работе А. Г. Столетова «Актинно-электрические исследования» (1888 г.) впервые были установлены законы фотоэффекта. Один из результатов его опыта был сформулирован так: «Разряжающим действием обладают лучи самой высокой преломляемости с длиной волны не менее 295 нм». Найдите работу выхода Авых электрона из металла, с которым работал Столетов.
383
18.3.3. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла X0 = 295 нм. Чему равна масса фотона, вызывающего фотоэффект в этом металле?
18.3.4. Будет ли наблюдаться фотоэффект, если пластинку из цинка освещать светом с длиной волны: а) X = 10 ¦ 10-7 м; б) X = = 3,32 ¦ 10-7 м; в) X = 2 ¦ 10-7 м?
18.3.5. Светом какой частоты требуется облучить поверхность вольфрамовой пластинки, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была v = 3000 км/с?
18.3.6. Какую максимальную кинетическую энергию имеют электроны, вырванные из оксида бария, при облучении светом с частотой 1 ПГц?
18.3.7. Фотон с длиной волны X = 0,2 мкм вырывает с поверхности натрия фотоэлектроны с кинетической энергией E = 2 эВ. Определите работу выхода электрона из натрия и красную границу фотоэффекта.
18.3.8. Найдите красную границу фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности светом с длиной волны X = = 400 нм максимальная скорость фотоэлектронов v = 6,5 ¦ 105 м/с.
18.3.9. Фотоны света, которыми облучается поверхность палладия, имеют импульс p = 5,7 ¦ 10-27 кг ¦ м/с. Найдите максимальную скорость фотоэлектронов. Работа выхода для палладия A = 5 эВ.
18.3.10. Фотон с импульсом p = 2,67-10-27 кг ¦ м/с выбивает электрон из металла, работа выхода которого равна A = 2 эВ. Во сколько раз импульс вылетевшего электрона больше импульса фотона?
18.3.11. Насколько изменится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, если освещение фотоэлемента светом с длиной волны X1 = 330 нм заменить освещением светом с длиной волны X2 = 165 нм?
18.3.12. Если поочередно освещать поверхность металла излучением с длинами волн X1 = 150 нм и X2 = 500 нм, то максимальные скорости фотоэлектронов будут отличаться в n = 3 раза. Определите работу выхода электрона из этого металла.
18.3.13. Для некоторого металла красная граница фотоэффекта в к = 1,3 раза больше длины волны падающего излучения. Определите работу выхода электрона из данного металла, если максимальная скорость фотоэлектронов v = 4 ¦ 105 м/с.
• 18.3.14. При фотоэффекте с платиновой поверхности электрода падающие электроны полностью задерживаются разностью потенциалов U = 0,8 В. Найдите длину волны X падающего излучения и предельную длину волны X0, при которой еще возможен фотоэффект.
18.3.15. Калиевый фотоэлемент сначала освещают светом с длиной волны X1 = 124 нм, а затем — светом с длиной волны X2 =
384
= 414 нм. Чему равно отношение задерживающих разностей потенциалов в этих двух случаях?
18.3.16. Катод фотоэлемента освещают монохроматическим светом с длиной волны A. При отрицательном потенциале на аноде ф1 = 1,6 В ток в цепи прекращается. При изменении длины волны света в полтора раза для прекращения тока потребовалось подать на анод отрицательный потенциал ф2 = 3 В. Определите работу выхода электрона из материала катода.
18.3.17. При длине волны A = 600 нм фототок в вакуумном фотоэлементе прекращается, если между катодом и анодом подать задерживающую разность потенциалов U3. При увеличении длины волны на п = 25% задерживающая разность потенциалов уменьшается на AU = 0,41 В. По этим данным определите постоянную Планка.
• 18.3.18. Найдите постоянную Планка А, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой V1 = 2,2 х
х 1015 Гц, полностью задерживаются разностью потенциалов U1 = = 6,6 В, а вырываемые светом с частотой V2 = 4,6 • 1015 Гц — разностью потенциалов U2 = 16,5 В.
18.3.19. При исследовании фотоэффекта обнаружили, что фототок прекращается, если на пути света поставить стекло, пропускающее лучи с длиной волны A1 1 500 нм, или при освещении светом с длиной волны A2 < A1 создать задерживающую разность потенциалов U2 = 2 В. По этим данным определите длину волны A2 и соответствующую ей скорость фотоэлектронов.
18.3.20. Сила тока насыщения, протекающего через вакуумный фотоэлемент при его освещении, Ih = 4,8 • 10 10 А. Определите число электронов, испускаемых катодом фотоэлемента в одну секунду, и полный заряд, проходящий через фотоэлемент за одну минуту.
18.3.21. На катод фотоэлемента падает световой поток мощностью P = 30 мВт. На каждые га = 12 квантов света, упавших на катод, в среднем приходится один выбитый фотоэлектрон. Определите силу тока насыщения фотоэлемента. Частота падающего света
