Stranica 2 od 3

201. Odrediti radnu funkciju A elektrona iz volframa ako je "crvena granica" fotoelektričnog efekta za njega λ 0 = 275 nm.

202. Kalijum je osvetljen monohromatsko svetlo sa talasnom dužinom od 400 nm. Odredite najmanji napon usporavanja pri kojem će se fotostruja zaustaviti. Radna funkcija elektrona iz kalija je 2,2 eV.


Ispravan redosled od vrha do dna. Razmotrite sljedeće izjave u vezi s primjenom Ajnštajnove formule. X-zrake sastoje se od snopova. Sunce je veliki izvor energije za sav život na Zemlji. Dugo vremena, porijeklo energije koju emituje Sunce bilo je misterija za čovječanstvo.

Koja su, po redu, ispravna očitavanja? U prošlosti je većina fizičara vjerovala da je klasična mehanika Isaka Newtona, zasnovana na Galileovoj takozvanoj teoriji relativnosti, opisala koncepte brzine i sile za sve posmatrače. Međutim, Hendrik Lorentz i drugi su pokazali da se Maxwellove jednadžbe koje upravljaju elektromagnetizmom ne ponašaju prema Galileovoj transformaciji kada se referentni okvir promijeni.

203. Crvena granica fotoelektričnog efekta za neki metal je 500 nm. Odrediti: 1) rad elektrona iz ovog metala; 2) maksimalna brzina elektrona izbačenih iz ovog metala svjetlošću talasne dužine 400 nm.


204. Elektroni nokautirani svjetlom tokom fotoelektričnog efekta tokom zračenja fotokatode vidljivo svetlo potpuno su odgođeni obrnutim naponom U 0 = 1,2 V. Posebna mjerenja su pokazala da je valna dužina upadne svjetlosti λ = 400 nm. Definirajte crvenu granicu fotoelektričnog efekta.

Pojam varijacije zakona fizike u odnosu na posmatrače je ono što daje naziv teoriji za koju je vezan specijalni ili ograničeni klasifikator, jer je ograničen samo na sisteme u kojima se gravitaciona polja ne uzimaju u obzir.

Ograničena relativnost također je utjecala na filozofiju, uklanjajući svaku mogućnost vremena i apsolutnog trajanja koji postoje u svemiru kao cjelini ili kao apriorni podaci našeg iskustva. Nakon Henrija Poincaréa, ograničena relativnost natjerala je filozofe da preformulišu pitanje vremena.

205. Napon usporavanja za platinastu ploču (radna funkcija 6,3 eV) je 3,7 V. Pod istim uslovima za drugu ploču, napon usporavanja je 5,3 V. Odrediti radnu funkciju elektrona sa ove ploče.


206. Odredite do kojeg potencijala će biti naelektrisana usamljena srebrna kugla kada je ozrači ultraljubičastom svetlošću talasne dužine λ = 208 nm. Radna funkcija elektrona iz srebra A = 4,7 eV.

Naučno znanje ne ostaje nepromenjeno tokom godina. Ono što se danas smatra istinitim, možda neće biti istina u budućnosti. Pre šest vekova, Zemlja se smatrala centrom univerzuma. Danas znamo da nije čak ni centar Sunčevog sistema. Ajnštajnova teorija relativnosti promenila je osnove fizike, menjajući fundamentalne koncepte kao što su vreme i prostor.

Položaj i brzina tijela moraju se mjeriti referencom. Okvir je gradirani prostor, kao što je lenjir ili put označen svaki kilometar. Pored ovog prostora bi trebao biti tajmer za mjerenje vremena. Ponekad je, međutim, u toku vrlo pažljiv izbor. Ovo može biti slučaj referentnog snimanja u autobusu, brodu ili avionu. Slično, ako druga karika B miruje ili se kreće pravolinijski konstantnom brzinom u odnosu na referentni okvir, referentni okvir C se također smatra inercijskim.


207. Kada se vakuumska fotoćelija osvijetli monokromatskom svjetlošću talasne dužine λ 1 = 0,4 mikrona, ona se puni do razlike potencijala φ 1 = 2 V. Odredite do koje razlike potencijala će fotoćelija biti napunjena kada je osvijetljena s monokromatskom svjetlošću s talasnom dužinom od λ 1 = 0, 3 µm.

Prema Galileju, ako se tijelo kreće u odnosu na referencu, a sama referenca se kreće u odnosu na tlo, na primjer, brzina u odnosu na tijelo prema tlu bit će zbir dvije brzine. Ako neko krene u autobus, njegova brzina prema onima na ulici biće ista kao i brzina autobusa i brzina kojom osoba trči.

Odavno znamo da se Zemlja kreće oko Sunca. Tu su i zvijezde sa poznatim kretanjem i velika brzina. Međutim, mjerenjem brzine svjetlosti iz različitih smjerova i zvijezda koje se kreću, nije pronađena promjena brzine. Nešto mora da nije u redu! Kako ovaj rezultat učiniti kompatibilnim sa do sada prihvaćenim teorijama?

208. Ravna srebrna elektroda je osvijetljena monohromatskim zračenjem talasne dužine λ = 83 nm. Odredite maksimalnu udaljenost od površine elektrode koju fotoelektron može pomaknuti ako postoji usporavajuće električno polje izvan elektrode jačine E = 10 V/cm. Crvena granica fotoelektričnog efekta za srebro λ 0 = 264 nm.

Da bi riješio ove zastoje, Albert Ajnštajn je predložio teoriju ograničene relativnosti, koja se zasniva na dva postulata. Posljedice ovih postulata su suprotne zdravom razumu. Ako brzina svjetlosti ostane konstantna čak i dok se emiter kreće, nešto se mora promijeniti tako da zakoni fizike ostanu nepromijenjeni. Za Einsteina se vrijeme i prostor mijenjaju ovisno o brzini okvira koji se kreće. To znači da kada bi se autobus mogao posmatrati blizu brzine svjetlosti, dužina autobusa bi izgledala kraća i vrijeme u njemu bi bilo sporije u odnosu na vrijeme koje je izmjerio posmatrač.


209. Fotoni sa energijom ε = 5 eV izvlače fotoelektrone iz metala sa radnom funkcijom A = 4,7 eV. Odredite maksimalni impuls koji se prenosi na površinu ovog metala kada se emituje elektron.


Prilikom izračunavanja brzine svjetlosti, oba će dobiti isti rezultat. U svojoj općoj teoriji relativnosti, Ajnštajn pokušava da proceni šta se dešava u neinercijalnim sistemima. On nudi neke važne zaključke. Okvir koji je podvrgnut ubrzanju je ekvivalentan okviru koji je izložen sili koja djeluje na udaljenosti. Na primjer, kada se lift penje, putnik nema načina da razluči da li se lift zaista počeo kretati ili neka sila počinje da ga gura.

Gravitacionu silu uzrokuje distorzija u odnosu na prostor i vrijeme. . Ovo se može posmatrati kroz padajuće tijelo koje prolazi kroz velike prostore u sve manjim i manjim vremenima. Svaka masa uzrokuje ovo izobličenje, a što je veća, to je i izobličenje veće.

210. Kada se katoda vakuumske fotoćelije osvijetli monohromatskom svjetlošću talasne dužine λ = 310 nm, fotostruja se zaustavlja na određenom naponu usporavanja. Sa povećanjem talasne dužine za 25%, napon usporavanja je manji od 0,8 V. Odredite Planckovu konstantu iz ovih eksperimentalnih podataka.


Ajnštajnove teorije revolucionisale su fiziku i dokazane su eksperimentima i zapažanjima. Među ovim viđenjima je i pomračenje sunca uočeno u gradu Sobral, Ceara. Prema drevnim teorijama, zvijezde koje se nalaze iza Sunca nisu vidljive. Ali ako gravitacija iskrivi prostor-vrijeme, čak i svjetlost može biti povučena i ometana. Da je Ajnštajn bio u pravu, zvezda skrivena iza Sunca bi bila vidljiva kada se dogodila puna elipsa. On je lično došao u Brazil i dobijen je dokaz: zvezda koja je trebalo da bude skrivena od sunca, njena svetlost je odbijena i viđena tokom pomračenja.

211. Odrediti maksimalnu brzinu V max fotoelektrona izbačenih sa površine cinka (radna funkcija A = 4 eV), kada su ozračeni y-zračenjem talasne dužine λ = 2,47 pm.


212. Odrediti za foton talasne dužine λ = 0,5 mikrona: 1) njegovu energiju; 2) zamah; 3) masa.


Mladić kaže ne, on mu je brat blizanac. Obojica su bili vinari i prodavali su proizvod restoranima raštrkanim posvuda Solarni sistem. Jedan od blizanaca se pobrinuo za proizvodnju na Zemlji, a drugi u svemirski brod isporučeno lično. Toliku razliku u godinama izazvala je činjenica da se transport obavljao do devedeset pet posto brzine svjetlosti.

Ova mala kronika pokazuje kako efekti ograničene relativnosti mogu postati značajni kada dostignemo brzine bliske brzini svjetlosti. Kakav zaključak se može izvući iz onoga što se dogodilo? Svaki paket sadrži određenu količinu energije.

213. Odrediti energiju fotona pri kojoj je njegova ekvivalentna masa jednaka masi mirovanja elektrona. Izrazite svoj odgovor u elektron voltima.


214. Odredite kojom brzinom se elektron mora kretati da bi njegov impuls bio jednako impulsu fotona, čija je talasna dužina λ = 0,5 µm.

Tokom eksperimenata koji su sprovedeni da bi se razumeo ovaj efekat, primećeno je da. Nije bilo vremenskog kašnjenja između frekvencije svjetlosti i emisije elektrona. Razmotrite sljedeće izjave. Provjerite je li alternativa ispravna. Upoređujući ova tri talasa, to se potvrđuje.

Ovaj eksperiment je doprineo otkriću. Ovaj efekat ima važne primene u sistemima kao što su alarmi, elektronske kapije, itd. Bohr je također koristio fotoelektrični efekat da predloži svoje postulate. Jedinjenja na bazi natrijuma proizvode žuto svjetlo, a jedinjenja na bazi barija proizvode zeleno svjetlo.


215. Odrediti talasnu dužinu fotona čiji je impuls jednak impulsu elektrona koji je prošao kroz potencijalnu razliku U = 9,8 V.


216. Odrediti temperaturu na kojoj je prosječna energija troatomskih molekula plina jednaka energiji fotona koji odgovara zračenju λ = 600 nm.

Poznato je da je frekvencija žute svjetlosti manja od frekvencije zelene svjetlosti. Stoga je ispravno to reći. Pogledajte alternativu koja je da ispravno popunite praznine. Povežite opcije opisane u desnoj koloni sa vrijednostima padajućeg svjetla navedenim u lijevoj koloni.

Brojčani omjer desno i lijevo od desne kolone koji uspostavlja niz ispravnih asocijacija. Na primjer, antičestica elektrona je pozitron, koji ima istu masu kao i elektron i naboj istog modula je pozitivan. Kada su pozitron i elektron u interakciji, oba mogu nestati, stvarajući dva fotona iste energije. Ovaj fenomen se naziva anihilacija.

217. Odredite kojom brzinom se elektron mora kretati da bi kinetička energija bila jednaka energiji fotona čija je talasna dužina λ = 0,5 μm.

№1 Svjetlost koja pada na metal uzrokuje emisiju elektrona iz metala. Ako se intenzitet svjetlosti smanji, dok njegova frekvencija ostane nepromijenjena, onda ...

Imajte na umu da i elektron i pozitron miruju. fotoelektrični efekat sastoji se od emisije elektrona od strane metalne površine na koju utiče elektromagnetno zračenje. Fotoelektrični efekat se može na zadovoljavajući način objasniti usvajanjem korpuskularnog modela za svetlost. Fotoosjetljiva metalna površina emituje samo fotoelektrone kada frekvencija svjetlosti koja pada na ovu površinu prelazi određenu minimalnu vrijednost, koja ovisi o metalu.

Dajte odgovor za zbir tačnih alternativa. U najvećem linearnom akceleratoru na svijetu, koji se nalazi na Stanfordu, elektroni se mogu ubrzati do energije reda veličine 50 GeV. Kolika je njegova brojčana vrijednost u međunarodni sistem? Na osnovu ovih informacija i poznavanja elektromagnetnog spektra, ispravno je precizirati.

Rješenje: Prema Einsteinovoj jednačini za fotoelektrični efekat, gdje je hυ energija fotona; radna funkcija elektrona iz metala; - maksimalna kinetička energija elektrona, koja zavisi od energije fotona, a samim tim i od frekvencije svjetlosti. Kako se frekvencija ne mijenja, kinetička energija ostaje nepromijenjena. Intenzitet svjetlosti je proporcionalan broju fotona, a broj izbačenih elektrona proporcionalan broju upadnih fotona; To znači da kako intenzitet svjetlosti opada, broj izbačenih elektrona se smanjuje.

Označavajući brzinu svjetlosti u vakuumu, Planckovu konstantu, onda se može naznačiti da je funkcija φ metala definirana na sljedeći način. Popunite kolonu 2 prema koloni 1, ovisno o ponašanju svjetla. Zbog visoke frekvencije ljubičaste svjetlosti, "ljubičasti foton" je energičniji od "crvenog fotona".

Difrakcija i interferencija su fenomeni koji se mogu na zadovoljavajući način objasniti samo smislenim ponašanjem svjetlosti. Fotoelektrični efekat se može na zadovoljavajući način objasniti uzimajući u obzir svjetlost koju proizvode čestice, fotoni.

odgovor: broj izbačenih elektrona se smanjuje, dok njihova kinetička energija ostaje nepromijenjena

№2 Katoda vakuumske fotoćelije je obasjana svetlošću sa energijom fotona od 10 eV. Ako fotostruja prestane kada se na fotoćeliju 4 primijeni napon odlaganja AT, zatim radna funkcija elektrona koji napuštaju katodu (in eV) je jednako ...

Svetlost se u određenim interakcijama sa materijom ponaša kao elektromagnetski talas; u drugim interakcijama ponaša se kao čestica, kao fotoni u fotoelektričnom efektu. Fotoelektrični efekat je posledica talasnog ponašanja svetlosti.

S druge strane, masa se može uporediti sa fotonom jer predstavlja energiju i impuls. Natasha je napravila analogiju sa procesom percepcije slike, dajući objašnjenje zasnovano na figuri, koju široko koriste geštalt psiholozi. Njihova objašnjenja i ilustrativni crteži su dati u nastavku.

Rješenje: Prema Ajnštajnovoj jednačini za fotoelektrični efekat, , gdje je hυ energija fotona; radna funkcija elektrona iz metala; maksimalna kinetička energija elektrona, koja je jednaka , gdje je napon zadržavanja. shodno tome,

Crtež koji je dala Natasha, na kojem dva profila čine zdjelu i obrnuto. Moja omiljena slika o dvostrukom ponašanju svjetlosti je crtanje posude napravljene sa dva profila. Koju stvarnost vidimo na slici? Možemo vidjeti zdjelu ili dva profila, ovisno o tome koga smatramo figurom i šta smatramo pozadinom, ali ne možemo vidjeti oboje u isto vrijeme. Ovo je savršen primjer stvarnosti koju je stvorio posmatrač u kojoj odlučujemo šta ćemo posmatrati. Svjetlo se ponaša na sličan način jer, ovisno o vrsti iskustva, otkriva svoju valovnu prirodu ili svoju prirodu čestica, skrivajući je uvijek kada se pokaže druga.

№3 Postoji fenomen eksterni fotoelektrični efekat. Kako se talasna dužina upadne svjetlosti povećava...

odgovor: veličina razlike potencijala usporavanja se smanjuje

Slika prikazuje raspodjelu energije u spektru zračenja crnog tijela u zavisnosti od talasne dužine za temperaturu. Sa 2 puta povećanjem temperature, valna dužina (v) koja odgovara maksimalnom zračenju bit će jednaka ...

U svetlu gornjih objašnjenja, ispravno je reći da je Nataša ponašanjem svetlosti ilustrovala ono što fizičari nazivaju principom. Da potvrdimo sugestiju analitičara, pojava dualnosti talasne čestice, g. Photon mora biti u stanju da pati.

Kolika je maksimalna kinetička energija, u eV, elektrona koji izlaze iz metalne površine kada je obasjana ultraljubičastim svjetlom na talasnoj dužini od 327 nm? Grafikon predstavlja odnos između krajnjeg potencijala i frekvencije svjetlosti koja pada na površinu uzorka nikla.

odgovor: 250

№5 Raspodjela energije u spektru zračenja potpuno crnog tijela u zavisnosti od frekvencije zračenja za temperature T 1 i T 2 () ispravno je prikazana na slici ...

№6 Na slici su prikazane dvije strujno-naponske karakteristike vakuum fotoćelije. Ako je E osvjetljenje fotoćelije, ν je frekvencija svjetlosti koja pada na nju, tada

Rješenje: Strujno-naponske karakteristike prikazane na slici razlikuju se jedna od druge po vrijednosti struje zasićenja. Vrijednost struje zasićenja određena je brojem elektrona nokautiranih u 1 sekundi, što je proporcionalno broju fotona koji upadaju na metal, odnosno osvjetljenju fotoćelije. Stoga je napon usporavanja isti za obje krive. Vrijednost napona kašnjenja određena je maksimalnom brzinom fotoelektrona: Tada se Einsteinova jednadžba može predstaviti kao . Dakle, pošto je, sledstveno, kinetička energija elektrona ista, a samim tim i frekvencija svetlosti koja upada na fotokatodu, tj.

odgovor:

7 Na slici su prikazane krive zavisnosti spektralne gustine energetske luminoznosti crnog tijela od talasne dužine na različite temperature. Ako kriva 2 odgovara spektru zračenja potpuno crnog tijela na temperaturi

1450 , tada kriva 1 odgovara temperaturi (na ) ...

Rješenje. Koristimo Wienov zakon pomaka za zračenje crnog tijela, gdje je valna dužina koja predstavlja maksimalnu spektralnu gustinu luminoznosti energije crnog tijela njegova termodinamička temperatura, Wienova konstanta:

.

Pošto je, prema rasporedu, , onda

№8 Uspostaviti korespondenciju između datih karakteristika toplotnog ravnotežnog zračenja i prirode njihove zavisnosti od temperaturne frekvencije.

1. Spektralna gustina energije u spektru zračenja potpuno crnog tijela, prema Rayleigh-Jeans formula, sa povećanje frekvencije 2. Spektralna gustina energije u spektru zračenja crnog tijela, prema Planckovoj formuli, sa povećanjem frekvencije ...

3. Energetska luminoznost potpuno crnog tijela sa porastom temperature...

4. Talasna dužina, koja predstavlja maksimalnu spektralnu gustoću energije u spektru zračenja potpuno crnog tijela, sa porastom temperature...

Opcije odgovora: (navesti korespondenciju za svaki numerirani element zadatka)

1. teži 0

2. Proporcionalno se povećava

3. Proporcionalno se povećava

4. Neograničeno se povećava

5. Smanjuje se proporcionalno

Rješenje: 1. Konzistentna klasična teorija za spektralnu gustoću energije zračenja crnog tijela dovodi do Rayleigh-Jeans formule. U ovom slučaju se koristi teorema klasične fizike o ekviparticiji energije sistema preko stupnjeva slobode i elektromagnetska teorija svjetlost, koja vam omogućava da izračunate broj stupnjeva slobode po jedinici volumena područja koje zauzima ravnotežno monokromatsko toplinsko zračenje. Budući da je, prema klasičnoj teoriji, ovaj broj stupnjeva slobode proporcionalan trećem stepenu frekvencije i ne ovisi o temperaturi, spektralna gustina energije ravnoteže termičko zračenje trebalo bi neograničeno rasti sa povećanjem učestalosti. P. Ehrenfest je ovaj rezultat slikovito nazvao ultraljubičastom katastrofom.

2. Plankova formula daje raspodjelu energije u spektru zračenja potpuno crnog tijela, u skladu s eksperimentom na svim frekvencijama, odnosno u cijelom spektru, i na taj način daje iscrpan opis ravnotežnog toplinskog zračenja. Prema Planckovoj formuli, kako se frekvencija povećava, broj stupnjeva slobode po jedinici volumena se smanjuje, a ultraljubičasta katastrofa ne javlja.

3. Prema Stefan-Boltzmann zakonu, energetska luminoznost potpuno crnog tijela raste proporcionalno sa porastom temperature. Iz Plankove formule, integrišući sve talasne dužine ili frekvencije, može se dobiti energetska luminoznost potpuno crnog tela, odnosno Stefan-Boltzmannov zakon, i izraz Stefan-Boltzmannove konstante u terminima univerzalnih fizičkih konstanti.

4. Prema Wienovom zakonu pomaka, talasna dužina, koja predstavlja maksimalnu spektralnu gustoću energije u spektru zračenja potpuno crnog tela, opada proporcionalno sa porastom temperature.

№9 Slika prikazuje spektar zračenja potpuno crnog tijela na temperaturi T. Površina ispod krive će se povećati za faktor 81 ako je temperatura...

odgovor: 3T

№10 Crno tijelo i sivo tijelo imaju istu temperaturu. Istovremeno, intenzitet zračenja ...

odgovor: više u potpuno crnom tijelu