Квантовая физика

Металлическая пластина облучается светом некоторой частоты. Работа выхода электронов из данного металла равна 4,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряженностью 100 В/м, причем вектор напряженности $\vecE$ направлен к пластине перпендикулярно ее поверхности. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов на расстоянии 20 см от пластины равна 21,9 эВ. Чему равна частота света, которым облучают пластину?

Излучение аргонового лазера с длиной волны λ = 500 нм сфокусировано на фотокатоде в пятно диаметром d = 0,1 мм. Работа выхода фотокатода A = 2 эВ. На анод, расположенный на расстоянии l = 30 мм от катода, подано ускоряющее напряжение U = 4 кВ. Найти диаметр пятна на аноде, на которое попадают фотоэлектроны.

[рис.] В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью P = 0,21 Вт 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 частота ν падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Электрическая лампа мощностью 60 Вт испускает ежесекундно 1019 фотонов. Средняя длина волны излучения 600 нм. Определите коэффициент полезного действия лампы.

Какой должна быть длина волны фотона, чтобы его энергия равнялась кинетической энергии протона, движущегося со скоростью 2 · 104 м/c?

Длина волны ультрафиолетового излучения, падающего на катод равна 400 нм. Запирающее напряжение 0,9 В. Найдите длину волны, соответствующей красной границе фотоэффекта.

Лазерная указка испускает поток фотонов с длиной волны 600 нм и средней мощностью 1,1 кВт. Определите за какое время световая указка испустит 1019 фотонов.

Сколько фотонов испускает монохроматический источник света за время $t = 2c$ если средняя длина волны излучения равна 0,6 мкм, коэффициент полезного действия источника равен 18%, а потребляемая от сети мощность 0,2 кВт.

Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой $\nu = 6 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 14 правая круглая скобка$ Гц. За время t = 5 с детектор поглощает N = 3 · 105 фотонов. Какова мощность излучения, поглощаемая детектором?

В некоторых опытах по изучению фотоэффекта одну и ту же пластину освещают при различных частотах падающего света $\nu$ пропорциональных частоте красной границы фотоэффекта $\nu_кр$ В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов. Частота падающего света $\nu$ | $2\nu_кр$ | $6\nu_кр$ Максимальная энергия выбитых электронов $E_k\rm max$ | 2 эВ | — Какое значение максимальной энергии выбитых электронов должно быть на месте прочерка?

Монохроматический свет попадает на литий, работа выхода которого равна 2,39 эВ при длине волны λ $_0$ запирающее напряжение равно $U_3$ Если изменить длину волны в 1,5 раза, то необходимое запирающее напряжение увеличится вдвое. Найдите λ $_0$

Лазер излучает свет с длиной волны 450 нм. Мощность лазерного пучка 2,2 мВт. Сколько фотонов излучает этот лазер за 1 пс?

На металлическую пластинку падает монохроматическая электромагнитная волна, выбивающая из нее электроны. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта, составляет 6 эВ, а энергия падающих фотонов в 3 раза больше работы выхода из металла. Чему равна работа выхода электронов из металла? Ответ дайте в электрон-⁠вольтах.

[рис.] В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью Р = 0,21 Вт 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 частота $\nu$ падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Ядро трития $\ChemForm в кубе _1T$ распадается на ядро гелия-⁠3, электрон и электронное антинейтрино: $\ChemForm в кубе _1T arrow в кубе _2He плюс в степени левая круглая скобка 0 правая круглая скобка _ минус 1e плюс \tilde\nu$ Масса ядра трития $\ChemForm в кубе _1T$ равна 3,01550 а. е. м., масса ядра $\ChemForm в кубе _2He$ равна 3,01493 а. е. м. Какое количество энергии выделяется в этой ядерной реакции? Ответ выразите в килоэлектрон-⁠вольтах и округлите до целого числа.

На металлическую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны λ = 400 нм. «Красная граница» фотоэффекта для металла пластинки λкр = 600 нм. Чему равно отношение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов к работе выхода для этого металла?

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих из металлической пластинки под действием света, равна 2 эВ. Длина волны падающего монохроматического света составляет $дробь: числитель: 2, знаменатель: 3 конец дроби$ длины волны, соответствующей «красной границе» фотоэффекта для этого металла. Какова работа выхода электронов? Ответ приведите в электрон-⁠вольтах.

Опыты по наблюдению фотоэффекта показывают, что работа выхода электрона из кристаллического образца зависит от ориентации кристалла относительно направления падающего излучения. При освещении медного образца светом с некоторой фиксированной длиной волны было установлено, что при вращении образца максимальная скорость фотоэлектронов изменяется в пределах от 610 км/с до 764 км/с. На сколько отличаются работы выхода электрона из меди при разных положениях образца? Ответ выразите в электрон-⁠вольтах и округлите до десятых долей.

В опыте по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. При этом измеряется запирающее напряжение. В таблице представлены результаты исследования зависимости запирающего напряжения U, от длины волны λ падающего света. Запирающее напряжение U, В | 0,4 | 0,6 Длина волны света λ, нм | 546 | 491 Чему равна постоянная Планка по результатам этого эксперимента? Запишите в ответ полученную величину, умноженную на 1034. Ответ округлите до десятых. Ответ приведите в джоуль-⁠секундах.

[рис.] Вылетевший при фотоэффекте с катода электрон попадает в электромагнитное поле как показано на рисунке. Вектор напряженности электрического поля направлен вертикально вверх. Вектор магнитного поля направлен от наблюдателя. Определите, при каких значениях напряженности электроны, вылетевшие с максимально возможной скоростью, отклоняются вверх. Частота падающего на катод света $\nu = 6,2 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 14 правая круглая скобка Гц$ Работа выхода $A_вых = 2,39эВ$ Магнитная индукция поля $B = 0,5Тл$

Лазер излучает в импульсе $10 в степени левая круглая скобка 19 правая круглая скобка$ световых квантов. Средняя мощность импульса лазера 1100 Вт при длительности вспышки $3 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 3 правая круглая скобка с$ Определите длину волны излучения лазера. Ответ выразите в микрометрах.

В фантастических романах космические корабли перемещаются при помощи фотонных двигателей, принцип действия которых заключается в создании реактивной тяги при испускании света. Сколько фотонов должен каждую секунду испускать такой двигатель для того, чтобы сообщать кораблю массой 10 тонн ускорение 1 м/с2, если длина волны испускаемых фотонов равна 528 нм? Ответ дайте в виде целого числа, которое должно быть записано перед множителем «1030».

Поток фотонов выбивает из металла электроны. Энергия фотона равна 2 эВ. Если длину волны падающего излучения уменьшить в 2,5 раза, то максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, увеличится в 2 раза. Определите работу выхода электронов из металла. Ответ выразите в электрон-⁠вольтах.

Параллельный пучок света с длиной волны λ = 600 нм и концентрацией фотонов n = 1014 м-3 нормально падает на идеальное зеркало, равномерно освещая всю его поверхность, площадь которой равна S = 1 м2. Чему равен модуль силы F давления этого светового пучка на зеркало?

Пороговая чувствительность сетчатки человеческого глаза к видимому свету составляет 1,65 · 10–18 Вт, при этом на сетчатку глаза ежесекундно попадает 5 фотонов. Определите, какой длине волны (в нм) это соответствует. (Постоянную Планка примите равной $6,6 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 34 правая круглая скобка Дж умножить на с$ )

Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из металла под действием света, равна 1,2 эВ. Если уменьшить длину волны падающего света в 2 раза, то максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из этого же металла, станет равной 3,95 эВ. Определите энергию падающих фотонов (в эВ) в первом случае.

Пучок электронов падает перпендикулярно дифракционной решетке с периодом 14,4 мкм. В результате на фотопластинке, расположенной за решеткой параллельно ей, фиксируется дифракционная картина. Угол к направлению падения пучка, под которым наблюдается первый главный дифракционный максимум, равен 30°. Чему равна скорость электронов в пучке? Ответ выразите в метрах в секунду и округлите до десятков. Примечание. В данной задаче примите значение постоянной Планка h равной $6,6 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 34 правая круглая скобка Дж умножить на с$

Поток фотонов падает на металлическую пластину с работой выхода 2,6 эВ и выбивает из пластины фотоэлектроны, которые попадают в замедляющее однородное электрическое поле с модулем напряженности 1 В/м. Какое время проходит от момента начала замедления фотоэлектронов до их полной остановки, если энергия падающего фотона 11,5 эВ? Считайте, что все фотоэлектроны при вылете из пластины имеют одинаковую скорость. Ответ дайте в мкс, округлив до целого.

Мальчик, занимавшийся весной на улице выжиганием по дереву при помощи фокусировки солнечного света лупой, случайно забрызгал деревянную поверхность, и на ней появились капли воды объемом V = 1 мм3. Сколько времени займет испарение одной такой капли, если солнечная постоянная равна С = 1,4 кВт/м2, диаметр лупы D = 5 см, начальная температура капель близка к 0 °C и весь сфокусированный лупой свет поглощается каплей? Справка: Солнечная постоянная — это энергия излучения Солнца, попадающая в единицу времени на единицу площади при нормальном падении солнечного света.

Металлическую пластинку облучают монохроматическим светом, длина волны которого составляет 2/3 длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта для этого металла. Работа выхода электронов для исследуемого металла равна 4 эВ. Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих из металлической пластинки под действием этого света. Ответ приведите в электрон-⁠вольтах.