Д

Розв’язок:

Запишемо рівняння Ейнштейна для двох випадків фотоефекта у умовах задачі

(1)

ано:

Гц

В

Гц

В

Зміна їх кінетичної енергії дорівнює роботі електричного поля:

(2)

Враховуючи вираз (2), перепишемо систему рівнянь (1) у вигляді

Розв’язуючи цю систему, знаходимо Дж·с

Відповідь:

3

Розв'язок:

Дж – енергія фотона.

Маса фотона кг

. Визначити енергію, масу та імпульс фотона λ = 0,016 ∙ 10^-10 м

Д ано:

λ = 0,016 ∙ 10¹⁰ м

с = 3 ∙ 10⁸ м/с

Е - ?, m - ?

р - ?

Обчислимо імпульс фотона:

Відповідь: 1,24 ∙ 10^-13 Дж; 1,38 ∙ 10^-30 кг; 4,1 ∙ 10^-22

4. Потік монохроматичного випромінювання з довжиною хвилі 0,5 мкм падає нормально на плоску дзеркальну поверхню і діє на неї з силою 0,1 нН. Визначити кількість фотонів, які щосекунди падають на цю поверхню.

Д ано: Розв’язок:

Тиск визначається як сила, що діє на поверхню

площею S P = F/S і , де

N - ? - об’ємна густина енергії випромінювання.

Звідси знаходимо силу світлового тиску:

, де I = ES – інтенсивність світла. Але інтенсивність світла дорівнює енергії всіх фотонів, що падають на одиницю поверхні за одиницю часу: . Після підстановки , дістанемо: .

Знаходимо кількість фотонів: .

Відповідь:

3. Самостійне розв’язування задач студентами

3.1. Якісні задачі

1. Учень, який пояснює рівняння Ейнштейна для фотоефекту, сказав: “Енергія світла, яке падає, дорівнює роботі виходу електронів і кінетичній енергії їх руху”. У чому неточність такої відповіді?

2. Чи можна фотографувати предмети у зовсім темній кімнаті?

3. Чому фотографічні знімки проявляють при червоному світлі?

4. Чому перекис водню зберігають у склянках з жовтого скла?

5. Синя квітка на звичайному фотографічному знімку здається світлішою за жовту, а червона може здаватися чорною. Чому?

6. Чому на знімках, які зроблені у інфрачервоних променях зелена рослинність виходить білою. Чому?

7. Яке основне перетворення енергії відбувається у телевізорі?

8. Тиск світла на чорну поверхню удвічі менший, ніж на білу. Чому?

9. Якщо комета помітна на небі увечері, то у яку сторону направлений її хвіст?

10. Чому проявлення фотографічних знімків проводиться при червоному освітленні?

11. Чому на транспорті для сигналів уваги та заборони прийнятий червоний колір?

3.2. Розрахункові задачі

1. Вакуумний фотоелемент має вкритий цезієм вольфрамовий катод. Робота виходу електронів з такого електрода А = 1,6 еВ. Катод опромінюється світлом з довжиною хвилі  = 0,5 мкм. Знайти енергію W, імпульс р і масу m фотона. Обчислити довжину фотоефекту. Яку затримуючу різницю потенціалів U_з треба прикласти між електродами, щоб фотострум припинився? Яке максимальне значення кінетичної енергії і швидкості матимуть електрони, що долітають до анода при нульовій різниці потенціалів між катодом і анодом?

2. У скільки разів збільшиться випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла на довжині хвилі 10 мкм, якщо його температура збільшиться від 5000 К до 6000 К?

3. За методом Лукірського сталу Планка визначають, виміривши попередньо затримуючу різницю потенціалів для світла з двома різними довжинами хвиль. Знайти сталу Планка, якщо фотоелектрони, що вириваються з поверхні деякого металу світлом з довжиною хвилі ₁ = 0,136 мкм, повністю затримуються різницею потенціалів а вирвані світлом з довжиною хвилі ₂ = 0,0652 мкм – різницею потенціалів