Test. Dualnost talas-čestica

I opcija.

1. Četiri učenika su zamoljena da crtaju opšti oblik graf zavisnosti maksimalne kinetičke energije elektrona emitovanih iz ploče kao rezultat fotoelektričnog efekta od intenziteta upadne svetlosti. Koji je crtež tačan?

2. Metalna ploča je bila osvijetljena monohromatsko svetlo istog intenziteta: prvo crvena, zatim zelena, pa plava. U kom slučaju je maksimum kinetička energija emitovanih fotoelektrona bio najveći?

1) kada je osvetljen crvenim svetlom

2) kada je osvetljen zelenim svetlom

3) pod plavim svetlom

4) u svim slučajevima isti

3. Šta određuje maksimalnu kinetičku energiju fotoelektrona izbačenih iz metala tokom fotoelektričnog efekta?

A. Od frekvencije upadne svjetlosti

B. Od intenziteta upadne svjetlosti

B. Iz radne funkcije elektrona iz metala

1) samo B 2) A i B 3) A i C 4) A, B, C

4. Sa fotoelektričnim efektom, razlika potencijala usporavanja ne zavisi od

A. Frekvencija svjetlosti B. Intenzitet svjetlosti

V. upadni ugao svjetlosti

1) A i B 2) B i C 3) A i C 4) A, B, C

1) neće se promijeniti 2) će se povećati

3) smanjenje

II opcija.

1. Fotoćelija je osvijetljena svjetlošću određenih frekvencija i intenziteta. Slika desno prikazuje graf zavisnosti jačine fotostruje u ovoj fotoćeliji od napona koji se na nju primenjuje. Ako se frekvencija poveća bez promjene intenziteta upadne svjetlosti, grafik će se promijeniti. Koja od sljedećih slika ispravno prikazuje promjenu na grafikonu?

2. Površina metala je obasjana svetlošću, talasne dužine

što je manje od talasne dužine koja odgovara crvenoj granici fotoelektričnog efekta za datu supstancu. Sa povećanjem intenziteta svjetlosti

1) Fotoelektrični efekat se neće pojaviti pri bilo kom intenzitetu svetlosti

2) broj fotoelektrona će se povećati

3) energija fotoelektrona će se povećati

4) i energija i broj fotoelektrona će se povećati

3. U fotoelektričnom efektu, radna funkcija elektrona iz metala ovisi o

1) frekvencije upadne svjetlosti 2) intenzitet upadne svjetlosti

3) hemijska priroda metala

4) kinetička energija izbačenih elektrona

4. U fotoelektričnom efektu, broj elektrona koje je monohromatsko svjetlo izbacilo iz metala u jedinici vremena ne ovisi o

A. Frekvencija upadnog svjetla B. Intenzitet upadnog svjetla

B. radna funkcija elektrona iz metala

Koje su izjave tačne?

1) A i C 2) A, B, C 3) B i C 4) A i B

5. Kako će se promijeniti minimalna frekvencija na kojoj se javlja fotoelektrični efekat ako se pločici daju pozitivni naboj?

1) neće se promijeniti 2) će se povećati

3) smanjenje

4) povećanje ili smanjenje u zavisnosti od vrste supstance

Test. Korpuskularno-talasni dualizam.

III. opcija.

1. Fotoćelija je osvijetljena svjetlošću određenih frekvencija i intenziteta. Slika desno prikazuje graf zavisnosti jačine fotostruje u ovoj fotoćeliji od napona koji se na nju primenjuje. Ako se intenzitet upadne svjetlosti iste frekvencije poveća, grafik će se promijeniti. Koja od sljedećih slika ispravno prikazuje promjenu na grafikonu? ?

2. Stoletov je u svojim eksperimentima izmjerio maksimalnu jačinu struje (struja zasićenja) kada je elektroda bila osvijetljena ultraljubičastim svjetlom. Jačina struje zasićenja sa povećanjem upadne svjetlosti i njena konstantna frekvencija će biti

1) povećati 2) smanjiti 3) ostati isti

4) prvo povećanje, a zatim smanjenje

3. Kinetička energija elektrona izbijenih iz metala tokom fotoelektričnog efekta ne zavisi od

A - frekvencije upadne svjetlosti 2) B - intenzitet upadne svjetlosti

B - površina osvijetljene površine

Koje su izjave tačne?

1) B i C 2) A i B 3) A i C 4) B i C

4. Energija fotona apsorbovanog fotoelektričnim efektom jednaka je E. Kinetička energija elektrona emitovanog sa površine metala pod dejstvom ovog fotona je

1) veće od E 2) manje od E 3) jednako E

4) može biti više ili manje E pod različitim uslovima

5. Kada se katoda vakuumske fotoćelije osvijetli strujom monohromatskog svjetla, oslobađaju se fotoelektroni. Kako će se to promijeniti maksimalna energija emituju fotoelektrone kada se frekvencija upadne svjetlosti smanji za faktor 2?

1) će se povećati za 2 puta 2) će se smanjiti za 2 puta

3) smanjiti za više od 2 puta 4) smanjiti za manje od 2 puta

IV opcija.

1. Izvedena su tri eksperimenta za mjerenje ovisnosti fotostruje o primijenjenom naponu između katode i anode. Metalna ploča katode bila je osvijetljena monokromatskom svjetlošću iste frekvencije, ali različitog intenziteta. Koja od slika ispravno odražava rezultate eksperimenata?

2. Intenzitet svjetlosti koja pada na fotokatodu smanjen je za faktor 10. Istovremeno, (-osa)

1) maksimalna brzina fotoelektrona

2) maksimalna energija fotoelektrona

3) broj fotoelektrona 4) maksimalni impuls fotoelektrona

3. Kod fotoelektričnog efekta radna funkcija elektrona iz metala (crvena granica fotoelektričnog efekta) ne ovisi o

A - frekvencije upadne svjetlosti B - intenziteti upadne svjetlosti

AT - hemijski sastav metal

Koje su izjave tačne?

1) A, B, C 2) B i C 3) A i B 4) A i C

4. Sa povećanjem ugla upada monohromatskog zračenja sa konstantnom talasnom dužinom na ravnu fotokatodu, maksimalna kinetička energija fotoelektrona

1) raste 2) smanjuje se 3) se ne mijenja

4) povećava na http://pandia.ru/text/80/136/images/image011_5.gif" width="15" height="20"><500 нм

5. Koji grafikon odgovara zavisnosti maksimalne kinetičke energije fotoelektrona E o frekvenciji 0 "style="border-collapse:collapse;border:none">

FOTO EFEKAT. KONSTANTNA DEFINICIJA

PLANK I ELEKTRONSKI RAD RADE

Svrha rada: upoznavanje sa fenomenom vanjskog fotoelektričnog efekta i određivanje Planckove konstante i rada rada elektrona iz metala.

Elektromagnetno zračenje ima dvostruku prirodu. U interakciji sa materijom, ona se manifestuje kao tok čestica - fotona sa energijom E i impulsom P jednakim

E = hν, R = kh/2π. (1)

Pod utjecajem elektromagnetnog zračenja, elektroni mogu izletjeti iz tvari. Ovaj fenomen se naziva fotoelektrični efekat.

Sa stanovišta kvantne teorije svjetlosti, interakcija svjetlosti sa elektronima materije može se smatrati neelastičnim sudarom fotona sa elektronom. U takvom sudaru, foton se apsorbira, a njegova energija se prenosi na elektron. Dakle, kao rezultat jednog sudara, elektron dobija dodatnu energiju.

Kinetička energija elektrona djelomično se troši na stvaranje izlaza A protiv sila usporavanja koje djeluju u površinskom sloju tvari, a preostali dio kinetičke energije je maksimalna kinetička energija emitiranog fotoelektrona. Einsteinova jednadžba koja opisuje energetski bilans za interakciju fotona s elektronom ima oblik

hν = A + E max , (2)

gdje je hν energija apsorbiranog fotona, A je radna funkcija elektrona, E max je maksimalna kinetička energija emitiranog fotoelektrona. Ovdje se pretpostavlja da je kinetička energija elektrona u tvari prije apsorpcije fotona mnogo manja od energije fotona.

U eksperimentalnom istraživanju fotoelektričnog efekta koristi se lampa-dioda s dvije elektrode. Jedna od elektroda, katoda, je osvijetljena svjetlošću određene frekvencije. Emitovani fotoelektroni dospevaju do anode. Pri fiksnoj frekvenciji i konstantnoj snazi ​​upadne svjetlosti, tipična ovisnost jakosti fotostruje I od primijenjenog napona U između katode i anode prikazana je na slici 1.

Na nekom negativnom naponu U s pozvao napon blokiranja, fotostruja nestaje. Ovo je zbog činjenice da maksimalna kinetička energija emitovanih fotoelektrona E max nije dovoljna da izvrši rad eUs protiv usporavajućih sila električnog polja između katode i anode (e je naelektrisanje elektrona). Prema Einsteinovoj jednadžbi (1), vrijednost U c za određenu fotokatodu je direktno proporcionalna frekvenciji ν upadne svjetlosti

eU s \u003d E max \u003d hν - A. (3)

Za svaku supstancu postoji minimalna frekvencija ν min, iznad koje se može uočiti fotoelektrični efekat. Određuje se iz uslova E max = 0 i opisuje se formulom

ν min \u003d A / h. (četiri)

Odgovarajuća talasna dužina, tzv foto efekat crvenog obruba, je jednako

λmax = c/vmin , (5)

gdje je c brzina svjetlosti.

U ovom radu izvršena je eksperimentalna provjera Einsteinove jednadžbe (2) za fotoelektrični efekat i mjerene su vrijednosti Planckove konstante h i radne funkcije elektrona A za materijal katode.

Merenja

Šema eksperimentalne postavke prikazana je na sl.2. Svjetlost iz izvora S kroz sistem optičkih filtera F ulazi u fotokatodu K fotoćelije F. Podesivi usporavajući napon U primjenjuje se iz izvora napajanja B između katode K i anode A. Napon usporavanja se mjeri elektronskim voltmetrom V, fotostruja se mjeri mikroampermetrom μA.

Frekvencija ν (talasna dužina λ) zračenja koje pada na fotoćeliju kontroliše se izborom svetlosnih filtera. Eksperiment se sastoji u određivanju zavisnosti napona blokiranja U c od frekvencije svjetlosti hν. Izvodi se na sljedeći način:

Uključite osvetljivač i postavite filter sa određenim propusnim opsegom.

Uključite napajanje i voltmetar.

Kontrolom napona napajanja, otkloniti ovisnost fotostruje mjerene mikroampermetrom od usporavajućeg napona mjerenog voltmetrom.

Izvršite slična mjerenja za druge filtere. Zapišite rezultate mjerenja u tablicu 1.

Tabela 1

Obrada rezultata merenja je sledeća:

Nacrtajte grafove zavisnosti fotostruje I od usporavajućeg napona U za različite vrednosti frekvencije upadne svetlosti.

Ekstrapolirajući dobijene krive na njihov presek sa U osom, odredite vrednosti napona blokiranja U c za korišćene svetlosne frekvencije (vidi sliku 3). Prilikom ekstrapolacije krivulja ne treba koristiti male vrijednosti fotostruje.

Fig.3

Rezultate određivanja napona blokiranja unesite u tablicu 2.

tabela 2

Korišćenje tabele. 2, da se nacrta zavisnost napona blokiranja U z od frekvencije svjetlosti ν. Prema jednačini (3), napon blokiranja linearno zavisi od frekvencije svjetlosti

U c \u003d hν / c - A / e,

a nagib k nagiba prave je jednak h/e. Ovo nam omogućava da odredimo Planckovu konstantu pomoću formule

Koeficijent k nagiba prave linije određuje se pomoću konstruisane zavisnosti U c (ν).

Ekstrapolirajući graf zavisnosti U c (ν) na presek sa x-osom, odredite frekvenciju ν min na kojoj blokirajući napon nestaje. Odredi radnu funkciju elektrona na osnovu formule (4)

Procijenite grešku mjerenja radne funkcije DA.

test pitanja

Šta je fotoelektrični efekat?

Šta određuje maksimalnu kinetičku energiju emitovanih fotoelektrona?

Koja je crvena granica fotoelektričnog efekta?

Kako procijeniti napon zatvaranja?

Saveliev I.V. Kurs opšte fizike. M.: Nauka, v.3, gl.2.

Sivukhin D.V. Opšti kurs fizike. Atomska i nuklearna fizika. dio 1, M.: Nauka, gl.1.

O. E. Rodionova,
, Licej br. 34, Novokuznjeck, Kemerovska oblast

Grafički zadaci na temu "Fotoelektrični efekat"

Ova lekcija se može izvoditi prilikom ponavljanja, konsolidacije, generalizacije teme, u pripremi za ispit. U zavisnosti od uslova obrazovne ustanove, možete voditi multimedijalni čas ili štampati zadatke za svakog učenika. Neki zadaci se mogu obaviti pomoću računara. Prije završetka zadataka treba ponoviti teoriju fotoelektričnog efekta i grafiku linearnih i inverznih odnosa.

1. Na slici je prikazan grafikon napona blokiranja U h na frekvenciji ν zračeće svjetlosti za dva različita materijala fotokatode. Opravdajte linearnost ove zavisnosti.

Koje je fizičko značenje tačaka preseka grafova sa x-osom? Koje je fizičko značenje tačaka preseka nastavka grafika sa y-osom? Koja od fotokatoda ima najveću radnu funkciju? Zašto su nagibi grafika isti? ( Odgovori. tga = h/e.) Kako bi izgledao graf zavisnosti U h od talasne dužine λ? Zacrtajte za dvije vrijednosti I van. ( Odgovori. )

Grafikon je hiperbola, pomaknuta prema dolje duž x-ose (slika 2).

2. Za proučavanje fotoelektričnog efekta na litijum ( I out = 2,5 eV) kao izvor ultraljubičastog zračenja koristi se živina lampa. Uz pomoć svjetlosnih filtera, zračenje određenih valnih dužina može se izolovati iz njegovog spektra. Iz valnih dužina navedenih u tabeli, izračunajte odgovarajući napon blokiranja i frekvenciju upadne svjetlosti i nacrtajte napon blokiranja u odnosu na frekvenciju upadne svjetlosti, U z (ν) (1 petaherc = 1 PHz = 10 15 Hz. - Ed.)

Odgovori.ν, PHz: 1,183; 0,958; 0.819; 0,688; 0,520;

U h, V: 2,4; 1.5; 0,9; 0,35; 0.

Koristeći graf, odredite Planckovu konstantu i uporedite njenu vrijednost sa tablicom. Nacrtajte napon blokiranja u odnosu na talasnu dužinu upadne svjetlosti U h (λ).

3. Fotoćelija je osvijetljena svjetlošću određene frekvencije i intenziteta. Na sl. 3 prikazuje grafik zavisnosti jačine fotostruje fotoćelije od napona koji se na nju primenjuje. Ako se frekvencija poveća bez promjene intenziteta upadne svjetlosti, grafik će se promijeniti. Koji od prikazanih na sl. četiri, a–d grafovi ispravno odražavaju promjenu u ovom grafikonu? (Originalni grafikon je prikazan isprekidanim linijama.)

Odgovori. Tačan odgovor nazivamo A. Intenzitet upadne svjetlosti ( J) određuje se odnosom ukupne energije upadnih fotona prema vremenskom intervalu i površini na koju padaju. Kako se frekvencija fotona povećava, konstantan intenzitet zračenja znači smanjenje broja fotona. Stoga, ako se kvantni prinos (odnos broja fotoelektrona i broja upadnih fotona u istom vremenskom intervalu) smatra konstantnim, tada s povećanjem n, I nas. Ali poznato je da kvantni prinos zavisi i od svojstava materijala fotokatode i od frekvencije ν. Dakle, ne vrijedi davati takve zadatke u školi. - Ed.

4. Fotoćelija je osvijetljena svjetlošću određene frekvencije i intenziteta. Na sl. 3 prikazuje grafik zavisnosti fotostruje od napona primijenjenog na fotoćeliju. Ako se intenzitet upadne svjetlosti poveća, grafik će se promijeniti. Koji od grafikona na sl. četiri, a–d Da li je ovaj grafikon tačan? (Originalni grafikon je prikazan isprekidanim linijama.)

5. Na sl. četiri, b prikazane su dvije volt-amperske karakteristike istog elementa. Uporedite frekvencije, svetlosne tokove, maksimalne kinetičke energije fotoelektrona koji odgovaraju ovim karakteristikama.

(odgovor:ν 1 \u003d ν 2, F 1 > F 2, E k1 = E k2 .)

6. Volt-amper karakteristike su uklonjene vakuum fotoćelija(Sl. 5). Maksimalni broj fotona koji upadaju na fotokatodu u jedinici vremena odgovara karakteristici:

A) 1; B) 2; IN 3; G)četiri; E) Ne zavisi od broja fotona.

7. Metalna ploča je osvijetljena laserom čija je frekvencija zračenja 480 THz. Zavisnost oblika impulsa od vremena prikazana je na sl. 6. U oba slučaja se opaža fotoelektrični efekat. Kada je maksimalna brzina fotoelektrona veća?

A) u slučaju 1 ;

B) U slučaju 2 ;

AT) u oba slučaja brzina je ista;

D) Za odgovor morate znati radnu funkciju.

8. Četiri učenika je zamoljeno da nacrtaju opšti prikaz grafika maksimalne energije E na elektrone emitovane iz ploče kao rezultat fotoelektričnog efekta, na intenzitet upadne svjetlosti. Koji od prikazanih na sl. 7, a–d grafikoni urađeni ispravno?

9. Koji od grafikona na sl. 8, a–d odgovara ovisnosti maksimalne brzine fotoelektrona o energiji fotona koji upadaju na supstancu?

10. Koji od grafikona na sl. devet, a–d odgovara ovisnosti maksimalne kinetičke energije fotoelektrona o frekvenciji upadne svjetlosti?

11. Nacrtajte kinetičku energiju fotoelektrona u odnosu na frekvenciju svjetlosti za natrij. Radna funkcija je 2,35 eV.

12. Prikazati graf ovisnosti maksimalne energije fotoelektrona od energije upadnih fotona za fotokatode s različitim radnim funkcijama.

(Odgovori. Vidi sl. 10: I out2 > I out1 .)

13. Koji od grafikona na sl. jedanaest, a–d Da li je volt-amperska karakteristika ispravno prikazana pri stalnom osvjetljenju?

14. Izvedena su tri eksperimenta za mjerenje fotostruje iz primijenjenog napona između fotokatode i anode (slika 12). U ovim eksperimentima, metalna ploča fotokatode je bila osvijetljena monokromatskom svjetlošću iste frekvencije. Koja od Sl. 13, a–d Da li su rezultati ovih eksperimenata tačni?

15. Dvije fotokatode su osvijetljene istim izvorom svjetlosti. U ovom slučaju, ovisnost fotostruje od napona između katode i anode (naponska karakteristika) za jednu katodu je prikazana krivuljom 1 , za drugu - kriva 2 (Sl. 14).

Koja fotokatoda ima najveću radnu funkciju? Obrazložite odgovor.

16. Grafikon (slika 15) prikazuje zavisnost fotostruje od primijenjenog reverznog napona kada je metalna ploča (fotokatoda) osvijetljena elektromagnetnim zračenjem sa energijom fotona od 4 eV. Koja je radna funkcija ovog metala?

A) 1,5 eV; B) 2,5 eV;

C) 3,5 eV; D) 5,5 eV.

17. Fotoelektroni koji se emituju iz metalne ploče usporavaju se električnim poljem. Ploča je osvijetljena, energija fotona je 3,2 eV. Na sl. 16 prikazuje grafik zavisnosti fotostruje od napona blokiranja. Odrediti radnu funkciju elektrona.

A) 1,2 eV; B) 2 eV;

C) 3,2 eV; D) 4,4 eV.

18. Fotoelektroni lete iz osvijetljene fotokatode (radna funkcija 2,5 eV). Na sl. 17 je dijagram jačine fotostruje u odnosu na napon polja usporavanja. Odrediti energiju fotona koji upadaju na katodu.

A) 1,5 eV; B) 2 eV;

C) 2,5 eV; D) 3 eV; D) 3,5 eV.

19. Na sl. 18 prikazuje grafik zavisnosti maksimalne kinetičke energije E k o frekvenciji ν fotona koji upadaju na površinu tijela. Kolika je energija fotona frekvencije ν 1 i radna funkcija elektrona s površine tijela?

A) 1,5 eV; 2 eV; B) 2 eV; 3,5 eV;

C) 2 eV; 1,5 eV; G) 3,5 eV; 2 eV.

Književnost

1. Rymkevich A.P. Zadatak iz fizike. 10-11 razredi. – M.: Drfa, 2005.
2. Stepanova G.N. Zbirka zadataka iz fizike. 10-11 razredi. – M.: Prosvjeta, 2003.
3. Turchina I.V. i dr.3800 zadataka za školsku djecu i one koji upisuju fakultete. – M.: Drfa, 2000.
4. Orlov V.A., Khannanov N.K. UPOTREBA, kontrolno mjerni materijali-2002. – M.: Prosvjeta, 2003.
5. Gladysheva N.K. itd. Testovi. Fizika-10–11. – M.: Drfa, 2003.