Фотоэффект

[рис.] Длинная медная проволока диаметром $2r = 0,2мм$ намотана плотно, виток к витку, на очень легкий цилиндрический каркас диаметром $D = 10мм$ Число витков равно $N = 1000$ толщиной изоляции проволоки можно пренебречь. Получившаяся катушка подвешена на одинаковых жестких вертикальных проводящих выводах, присоединенных к концам обмотки. В исходном положении ось каркаса горизонтальна, плоскости витков вертикальны. Выводы могут присоединяться к идеальной батарейке с ЭДС $\mathcalE = 9В$ через ключ. На какой угол $альфа$ отклонится после замыкания ключа плоскость, в которой лежит ось катушки с выводами, если вся система находится в вертикальном магнитном поле с индукцией $B = 1Тл?$ Удельное сопротивление меди $\rho = 0,0175Ом умножить на мм в квадрате / м$ плотность меди $P = 8,92 умножить на 10 в кубе кг/м в кубе$ Указание: Каждый виток катушки на самом деле не является плоским. Но его можно модельно представить в виде круглого плоского кольца, перпендикулярного оси катушки. Это кольцо разрезано в некоторой точке и соединено слева и справа с такими же соседними разрезанными кольцами при помощи коротких отрезков провода длиной $\Delta l = 2r$ причем все эти отрезки провода направлены вдоль оси катушки (см. рисунок, в нижней части которого показаны места разрезов колец и короткие горизонтальные участки провода, соединяющие соседние кольца).

Частица массой m = 4 · 10–10 кг с положительным зарядом q = 10–8 Кл влетает с начальной скоростью $v =10 м/с$ в область пространства 1 шириной d = 20 см, в которой создано однородное магнитное поле с индукцией B = 1 Тл. Начальная скорость частицы направлена перпендикулярно границе области 1. После вылета из области 1 частица попадает в непосредственно граничащую с ней протяженную область 2, в которой создано однородное электростатическое поле напряженностью E = 5 В/м. Направления линий магнитного и электрического полей в областях 1 и 2 показаны на рисунке. На каком расстоянии от точки M попадания в область 1 частица вылетит из нее, двигаясь в противоположном направлении, пройдя области обоих полей? [рис.]

Металлическая пластина облучается в вакууме светом с длиной волны, равной 200 нм. Работа выхода электронов из данного металла Aвых = 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в электрическое поле напряженностью Е = 260 В/м, причем вектор напряженности перпендикулярен поверхности пластины и направлен к этой поверхности. Измерения показали, что на некотором расстоянии L от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна W = 15,9 эВ. Определите значение L/

Катод из ниобия облучают светом частотой $\nu=1,1 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 15 правая круглая скобка Гц$ соответствующей красной границе фотоэффекта для германия. При этом максимальная кинетическая энергия вылетевших фотоэлектронов в два раза меньше, чем работа выхода для ниобия. Найдите частоту красной границы фотоэффекта для ниобия.

[рис.] В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой ν = 6,1 · 1014 Гц падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведен на рисунке. Какова мощность падающего света P, если в среднем один из 20 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

На металлическую пластину с работой выхода электронов равной 3,75 эВ падает свет. После того как электрон покинул пластину, он попадает в электрическое поле с напряженностью E = 10 В/см. Максимальное расстояние, на которое электрон может удалиться от пластины, равно d = 1,35 мм. Найти частоту падающего света.

[рис.] На рисунке представлен график зависимости фототока из металлической пластины от величины запирающего напряжения. Мощность падающего излучения составляет 0,21 Вт. Чему равна частота фотонов, если известно, что в среднем каждые 30 фотонов, падающих на металлическую пластинку, выбивают один электрон.

Частота красной границы фотоэффекта для калия равна 5,33 · 1014 Гц. Если другой металл облучить светом с такой же длиной волны, то кинетическая энергия вылетевших электронов будет в 3 раза меньше работы выхода для этого вещества. Чему равна частота красной границы фотоэффекта для неизвестного металла?

При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, запирающее напряжение для вылетающих с этой поверхности фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная длина волны падающего света была равна 250 нм. Какова частота, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла?

Фотокатод с работой выхода 4,42 ∙ 10–19 Дж освещается монохроматическим светом. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 4 ∙ 10–4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям. Максимальный радиус такой окружности 10 мм. Какова частота $\nu$ падающего света?

Небольшой уединенный металлический шарик долго облучали в вакууме светом с длиной волны λ = 300 нм, в результате чего он зарядился и приобрел потенциал φ = 2,23 В. Чему равна работа выхода электрона из этого металла? Ответ выразите в электрон-⁠вольтах.

В вакууме находятся два кальциевых электрода, к которым подключен конденсатор емкостью 4000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок между электродами, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд 5,5 · 10−9 Кл. «Красная граница» фотоэффекта для кальция λ0 = 450 нм. Определите частоту световой волны, освещающей катод. Емкостью системы электродов пренебречь.

Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) сосуда, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью $E=5 умножить на 10 в степени 4 В/м$ До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь $S=5 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка м$ ? Релятивистские эффекты не учитывать.

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью 4000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд, равный 3,3·10–10 Кл. Работа выхода электронов из кальция составляет 4,42·10–19 Дж. Определите длину волны света, освещающего катод. Электроемкостью системы электродов по сравнению с электроемкостью конденсатора пренебречь.

Законы фотоэффекта, как выяснилось недавно, не имеют абсолютного характера. В частности, это касается «красной границы фотоэффекта». Когда появились мощные лазерные источники света, оказалось, что за счет нелинейных эффектов в среде возможно так называемое многофотонное поглощение света, при котором закон сохранения энергии (формула Эйнштейна для фотоэффекта) имеет вид: $n умножить на h\nu=A_вых плюс дробь: числитель: m v в квадрате , знаменатель: 2 конец дроби$ Какое минимальное число n фотонов рубинового лазера с длиной волны $\lambda=694,3нм$ должно поглотиться, чтобы из вольфрама с работой выхода $A_вых=4,5эВ$ был выбит один фотоэлектрон?

[рис.] Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси ОХ под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть напряженность электрического поля E, чтобы самые быстрые электроны отклонялись в положительном направлении оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, частота света $6,5 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 14 правая круглая скобка$ Гц, индукция магнитного поля $10 в степени м инус в кубе$ Тл.

[рис.] Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси ОХ под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света $\nu$ чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена в положительном направлении оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряженность электрического поля $3 умножить на 10 в квадрате$ В/м, индукция магнитного поля $10 в степени м инус в кубе$ Тл.

[рис.] Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси ОХ под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рис.). Какой должна быть частота падающего света $\nu$ чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена против оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряженность электрического поля $3 умножить на 10 в квадрате В/м$ индукция магнитного поля $10 в степени левая круглая скобка минус 3 правая круглая скобка Тл$

[рис.] Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси ОХ под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть работа выхода A с поверхности фотокатода, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена вдоль оси OY в положительном направлении? Частота света $6,5 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 14 правая круглая скобка$ Гц, напряженность электрического поля $3 умножить на 10 в квадрате$ В/м, индукция магнитного поля $10 в степени м инус в кубе$ Тл.

Металлическая пластина облучается светом частотой $\nu= 1,6 умножить на 10 в степени 1 в степени 5$ Гц. Работа выхода электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле, вектор напряженности $\vecE$ которого направлен к пластине перпендикулярно ее поверхности. Измерения показали, что на расстоянии 10 см от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 15,9 эВ. Чему равен модуль напряженности электрического поля?

Металлическая пластина облучается светом. Работа выхода электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряженностью 130 В/м. Вектор напряженности $\vecE$ поля направлен к пластине перпендикулярно ее поверхности. Измерения показали, что на расстоянии 10 см от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 15,9 эВ. Определите частоту падающего на пластину света.

Металлическая пластина облучается светом частотой $\nu = 1,6 умножить на 10 в степени 1 в степени 5$ Гц. Работа выхода электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряженностью 130 В/м, причем вектор напряженности $\vecE$ направлен к пластине перпендикулярно ее поверхности. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины?

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой $E_n= минус дробь: числитель: 13,6, знаменатель: n в квадрате конец дроби$ эВ, где n = 1, 2, 3, … При переходе из состояния $E_2$ в состояние $E_1$ атом испускает фотон. Поток таких фотонов падает на поверхность фотокатода. Запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих с поверхности фотокатода, $U_зап=7,4В$ Какова работа выхода $A_вых$ фотоэлектронов с поверхности фотокатода?

Для измерения величины постоянной Планка h в свое время использовался следующий опыт. В вакуумный фотоэлемент помещался катод из какого-⁠либо металла, окруженный металлическим анодом. Катод облучали светом определенной длины волны (и частоты) и измеряли задерживающее напряжение между катодом и анодом, при котором ток в цепи с фотоэлементом прекращался. Оказалось, что при длине волны света, падающего на фотокатод, равной $\lambda _1=250 нм$ задерживающее напряжение было равно $U_1=2,82 В$ а при освещении светом с частотой $\nu _2=1,5 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 15 правая круглая скобка Гц$ оно равнялось $U_2=4,05 В$ Найдите по этим данным величину постоянной Планка.

В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластинка облучалась светом с длинами волн соответственно $\lambda _1=350$ нм и $\lambda _2=540$ нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались в $дробь: числитель: v _1, знаменатель: v _2 конец дроби =2$ раза. Какова работа выхода с поверхности металла?

Фотокатод облучают светом с длиной волны 300 нм. Красная граница фотоэффекта фотокатода 450 нм. Вычислите запирающее напряжение U между анодом и катодом.

Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода $\lambda_0=290нм$ Фотокатод облучают светом с длиной волны $\lambda=220нм$ При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?

Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода $\lambda_0=290нм$ При облучении катода светом с длиной волны $\lambda$ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом $U = 1,5В$ Определите длину волны $\lambda$

При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов U. Работа выхода электронов из металла $A_вых=2эВ$ Определите ускоряющую разность потенциалов U, если максимальная энергия ускоренных электронов Ee равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла.

При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов $\Delta U=5B$ Какова работа выхода $A_вых$ если максимальная энергия ускоренных электронов Ee равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?