Maksimum kinetička energija elektrona emitovanih iz metala pod dejstvom svetlosti iznosi 1,2 eV. Ako smanjimo talasnu dužinu upadne svetlosti za faktor 2, tada maksimalna kinetička energija elektrona emitovanih iz istog metala postaje 3,95 eV. Odredite energiju upadnih fotona u prvom slučaju.

odgovor:

Jednačina fotoelektričnog efekta: Ovdje je lijeva strana energija upadnog fotona. h \u003d 4,136 * 10 ^ (-15) eV * s v - grčko slovo nu, frekvencija fotona. c = 3*10^8 m/s je brzina svjetlosti u vakuumu. Talasna dužina fotona je označena grčkim slovom lambda l Otuda h*v = h*c/l Desna strana. A je radna funkcija, ona se ne mijenja. mv^2/2 je maks. kinetička energija emitovanih elektrona. Imamo mv^2/2 = 1,2 eV. Ako se talasna dužina smanji za 2 puta, tada će na lijevoj strani biti 2h * c / l, a na desnoj strani mv ^ 2/2 = 3,95 eV. Dobijamo sistem ( h * c / l \u003d A + 1,2 ( 2h * c / l = A + 3,95 Oduzmite od jednačine 2 1 jednadžbu h * c / l = 3,95 - 1,2 = 2,75 odgovor: eV

Slična pitanja

• "Rat i mir" (tom 3, dio 3, poglavlje 31-32). Analiza: 1. Kakvo je raspoloženje na bateriji?
• Pomozite u rješavanju problema! Hitno! Zoološki vrt ima 46 majmuna u velikim i malim kavezima. Postoje 4 majmuna u 7 velikih kaveza, i 3 majmuna u svakom malom kavezu. Koliko malih kaveza za majmune ima u zoološkom vrtu??
• Molim vas pomozite: Dužina koraka oca je 80 cm, a sina 50 cm Koja je najmanja jednaka udaljenost koju svako od njih mora preći da obojica pređu cijeli broj koraka.
• Molim vas pomozite mi da odredim koji članak treba staviti ispred istaknutih imenica kada se prevodi na engleski jezik? 1. Ovo je KUĆA. Kuća je velika. 2. Ovo je KUĆA. Ovo je velika siva kuća na deset spratova. 3. Moj brat je INŽENJER. On radi u velikoj FABRICI. 4. Jučer sam bio u bioskopu. Nažalost, film mi se nije dopao. Smatram da je ovo vrlo nezanimljiv film i ne savjetujem vam da ga gledate.5. Koja je ovo zgrada? - Ovo je POZORIŠTE. 6. POZORIŠTE je bilo tako lijepo opremljeno da smo mu se nehotice divili. 7. U našoj ulici nalazi se veoma zanimljiv MUZEJ. 8. MUZEJ je otvoren od 10 do 20 sati.
• Pomozite dešifrovati molim! 5,16,13,10,15,1_5,10,12,10,23_12,1,13! 24,3,6,20,21,20_12,1,13,13,29_1,12,20,10,3,15,16_,_17,16,31,20,16,14,21_3,19,6, 14_8,6,13,1,32,27,10, 14_15,1,19,13,1,5,10,20,30,19,33_12,18,1,19,16,20,16,11_10, 23_24,3,6,20,6,15,10,33_15,21,8,15,16_17,16,19,6,20,10,20,29_5,16,13,10,15,21_._23, 16,20,33_,_14,6,19,20,16_17,18,16,10,9,18,1,19,20,1,15,10,33_12,1,13,13_19,25,10, 20,1,6,20,19,33_16,17,1,19,15,29,14_5,13,33_17,18,16,4,21,13,16,12_10_9,5,6,19,30_15, 6,16,2,23,16,5,10,14,10_16,19,16,2,6,15,15,16_20,27,1,20,6,13,30,15,16_19,16, 2,13,32,5,1,20,30_14,6,18,29_17,18,6,5,16,19,20,16, 18,16,8,15,16,19,20,10_, _17,16,19,12,16,13,30,12,21_5,16,13,10,15,1_16,12,18,21,8,6,15,1_33,5,16,3,10, 20,29,14_17,13,32,27,16,14_,_12,18,1,17,10,3,16,11_10_4,13,21,2,16,12,10,14,10_16,3, 18,1,4,1,14,10_._ 17,16,9,5,18,1,3,13,32_19_17,16,2,6,5,16,11_!_10_8,6,13,1 ,32_21,5,1,25,10_,_20,6,18,17,6,15,10,33_3_19,13,6,5,21,32,27,6,11_10,4,18,6_!_ 3,1,26_17,1,3,6,13_!_. 12,19,20,1,20,10_,_15,1_12,1,18,20,10,15,12,6_19,1,14,1_5,16,13,10,15,1_!_ A a - 1 B b - 2 C c - 3 G d - 4 D d - 5 E e - 6 E e - 7 F f - 8 Z h - 9 I i - 10 Y d - 11 K do - 12 L l - 13 M m - 14 N n - 15 O o - 16 P p - 17 R p - 18 C s - 19 T t - 20 U y - 21 F f - 22 X x - 23 C c - 24 H h - 25 W w - 26 Sh - 27 b b - 28 S y - 29 b b - 30 E e - 31 Yu yu - 32 Ja sam - 33

Ukratko

fotoelektrični efekat je emisija elektrona tvari pod djelovanjem svjetlosti (i, općenito govoreći, bilo koje elektromagnetno zračenje). U kondenzovanim supstancama (čvrstim i tečnim) razlikuju se spoljašnji i unutrašnji fotoelektrični efekti.

Zakoni fotoelektričnog efekta:

Prvi zakon fotoelektričnog efekta: broj elektrona izbačenih svjetlošću s površine metala u jedinici vremena na datoj frekvenciji je direktno proporcionalan svjetlosnom toku koji obasjava metal.

2. zakon fotoelektričnog efekta: maksimalna kinetička energija elektrona izbačenih svetlošću raste linearno sa frekvencijom svetlosti i ne zavisi od njenog intenziteta.

3. zakon fotoelektričnog efekta: za svaku supstancu postoji crvena granica fotoelektričnog efekta, odnosno minimalna frekvencija svjetlosti ν 0 (ili maksimalna talasna dužina λ 0 ), pri čemu je fotoelektrični efekat još moguć, i ako ν < ν 0 , tada se fotoelektrični efekat više ne javlja.

Elektromagnetno zračenje je tok pojedinačnih kvanta (fotona) sa energijom hν svaki, gdje je h Plankova konstanta. Sa fotoelektričnim efektom, dio upadnog elektromagnetnog zračenja se odbija od metalne površine, a dio prodire u površinski sloj metala i tamo se apsorbira. Nakon što je apsorbirao foton, elektron prima energiju od njega i, obavljajući radnu funkciju, napušta metal: hν = A van + W e, gdje W e je maksimalna kinetička energija koju elektron može imati kada napusti metal.

Iz zakona održanja energije, kada se svjetlost predstavlja u obliku čestica (fotona), slijedi Ajnštajnova formula za fotoelektrični efekat:

hν = A van + E k

A van je radna funkcija (minimalna energija potrebna za uklanjanje elektrona iz supstance),

E k je kinetička energija emitovanog elektrona (u zavisnosti od brzine, može se izračunati kao kinetička energija relativistička čestica, i ne),

ν je frekvencija upadnog fotona sa energijom hν,

h je Plankova konstanta.

detaljno

Fotoelektrični efekat je fenomen izbacivanja elektrona iz čvrstog i tečna tijela pod uticajem svetlosti.

Otkrio fotoelektrični efekat Heinrich Hertz(1857 - 1894) u 1887 godine. Primijetio je da je preskakanje iskre između kuglica iskrišta uvelike olakšano ako se jedna od kuglica osvijetli ultraljubičastim zracima.

Onda unutra 1888-1890 1990-ih, proučavao je fotoelektrični efekat Aleksandar Grigorijevič Stoletov(1839 – 1896).

On je utvrdio da:

• ultraljubičasti zraci imaju najveći efekat;
• s povećanjem svjetlosnog toka, fotostruja se povećava;
• naboj čestica emitovanih iz čvrstih i tečnih tela pod uticajem svetlosti je negativan.

Paralelno sa Stoletovim, fotoelektrični efekat proučavao je i njemački naučnik Philip Lenard(1862 – 1947).

Ustanovili su osnovne zakone fotoelektričnog efekta.

Prije nego što formulišemo ove zakone, razmotrimo modernu shemu za promatranje i proučavanje fotoelektričnog efekta. Ona je jednostavna. U stakleni cilindar su zalemljene dvije elektrode (katoda i anoda) na koje se dovodi napon U. U nedostatku svjetla, ampermetar pokazuje da nema struje u krugu.

Kada je katoda osvijetljena svjetlošću, čak i u odsustvu napona između katode i anode, ampermetar pokazuje prisustvo male struje u kolu - fotostruje. Odnosno, elektroni koji su izletjeli iz katode imaju neku kinetičku energiju i "sami" stižu do anode.

Kako napon raste, fotostruja se povećava.

Ovisnost fotostruje o naponu između katode i anode naziva se strujno-naponska karakteristika.

Ima sljedeći oblik. U istom intenzitetu monohromatsko svetlo kako se napon povećava, struja prvo raste, ali onda njen rast prestaje. Počevši od određene vrijednosti napona ubrzanja, fotostruja prestaje da se mijenja, dostižući svoju maksimalnu (pri datom intenzitetu svjetlosti) vrijednost. Ova fotostruja se naziva struja zasićenja.

Za "zaključavanje" fotoćelije, odnosno smanjenje fotostruje na nulu, potrebno je primijeniti "blokirajući napon". U ovom slučaju, elektrostatičko polje radi i usporava emitovane fotoelektrone

To znači da nijedan od elektrona emitovanih iz metala ne stiže do anode ako je potencijal anode za neku vrijednost niži od katodnog potencijala.

Eksperiment je pokazao da kada se frekvencija upadne svjetlosti promijeni, početna tačka grafikona se pomiče duž ose naprezanja. Iz ovoga slijedi da veličina napona blokiranja, a samim tim i kinetička energija i maksimalna brzina emitiranih elektrona, zavise od frekvencije upadne svjetlosti.

Prvi zakon fotoelektričnog efekta. Vrijednost maksimalne brzine emitiranih elektrona ovisi o frekvenciji upadnog zračenja (povećava se sa povećanjem frekvencije) i ne ovisi o njegovom intenzitetu.

Ako uporedimo strujno-naponske karakteristike dobijene pri različitim intenzitetima (na slikama I 1 i I 2) upadne monohromatske (jednofrekventne) svjetlosti, možemo vidjeti sljedeće.

Prvo, sve strujno-naponske karakteristike potiču iz iste tačke, to jest, pri bilo kom intenzitetu svjetlosti, fotostruja nestaje na određenom (za svaku vrijednost frekvencije) usporavajućem naponu. Ovo je još jedna potvrda vernosti prvog zakona fotoelektričnog efekta.

Drugo. Sa povećanjem intenziteta upadne svjetlosti, priroda ovisnosti struje o naponu se ne mijenja, samo se povećava veličina struje zasićenja.

Drugi zakon fotoelektričnog efekta. Vrijednost struje zasićenja je proporcionalna vrijednosti svjetlosnog toka.

Prilikom proučavanja fotoelektričnog efekta, ustanovljeno je da ne izazivaju sva zračenja fotoelektrični efekt.

Treći zakon fotoelektričnog efekta. Za svaku supstancu postoji minimalna frekvencija (maksimalna talasna dužina) na kojoj je fotoelektrični efekat još uvek moguć.

Ova talasna dužina se naziva "crvena granica fotoelektričnog efekta" (a frekvencija - koja odgovara crvenoj granici fotoelektričnog efekta).

5 godina nakon pojave rada Maxa Plancka, Albert Einstein je koristio ideju o diskretnosti emisije svjetlosti da objasni obrasce fotoelektričnog efekta. Ajnštajn je sugerisao da se svetlost ne emituje samo u serijama, već se i širi i apsorbuje u serijama. To znači da je diskretnost elektromagnetnih talasa svojstvo samog zračenja, a ne rezultat interakcije zračenja sa materijom. Prema Einsteinu, kvant zračenja na mnogo načina liči na česticu. Kvant se ili potpuno apsorbira ili se uopće ne apsorbira. Einstein je zamislio bijeg fotoelektrona kao rezultat sudara fotona sa elektronom u metalu, pri čemu se sva energija fotona prenosi na elektron. Tako je Ajnštajn stvorio kvantna teorija svjetlosti i na osnovu nje napisao jednačinu za fotoelektrični efekat:

Ova jednadžba je sve objasnila eksperimentalno uspostavljeni zakoni fotoelektrični efekat.

1. Budući da je radna funkcija elektrona iz tvari konstantna, onda se sa povećanjem frekvencije povećava i brzina elektrona.
2. Svaki foton izbacuje jedan elektron. Dakle, broj izbačenih elektrona ne može biti više broja fotoni. Kada svi izbačeni elektroni stignu do anode, fotostruja prestaje da raste. Kako se intenzitet svjetlosti povećava, tako se povećava i broj fotona koji upadaju na površinu materije. Posljedično, povećava se broj elektrona koje ovi fotoni nokautiraju. U ovom slučaju se povećava fotostruja zasićenja.
3. Ako je energija fotona dovoljna samo da izvrši radnu funkciju, tada će brzina emitovanih elektrona biti jednaka nuli. Ovo je "crvena granica" fotoelektričnog efekta.

Unutrašnji fotoelektrični efekat se primećuje u kristalnim poluprovodnicima i dielektricima. Sastoji se u činjenici da se pod djelovanjem zračenja povećava električna vodljivost ovih tvari zbog povećanja broja slobodnih nositelja struje (elektrona i rupa) u njima.

Ovaj fenomen se ponekad naziva fotokonduktivnošću.

Maksimalna kinetička energija koju čestica mora imati da izvrši udarnu ionizaciju atoma plina bit će bliža LIONIS-u, što je manja masa čestice u odnosu na masu atoma. Za elektron, ova energija je manja nego za bilo koji ion.
Maksimalna kinetička energija koju može imati elektron unutar metala je nedovoljna za to.
Maksimalna kinetička energija fotoelektrona ne zavisi od intenziteta upadne svetlosti, već je određena, pod jednakim uslovima, samo frekvencijom upadne monohromatske svetlosti i raste sa povećanjem frekvencije. Ovu eksperimentalnu (kvalitativnu) činjenicu teorijski je potkrijepio A.
Maksimalna kinetička energija fotoelektrona direktno je proporcionalna frekvenciji apsorbirane svjetlosti i ne ovisi o njenom intenzitetu.
Maksimalna kinetička energija fotoelektrona raste linearno sa povećanjem frekvencije monokromatskog zračenja koje izaziva fotoelektrični efekat.
Maksimalna kinetička energija oscilatora jednaka je njegovoj maksimalnoj potencijalnoj energiji. Ovo je očito, budući da oscilator ima maksimalnu potencijalnu energiju kada je oscilirajuća tačka pomaknuta u krajnji položaj, kada je njegova brzina (i, posljedično, kinetička energija) jednaka nuli. Oscilator ima maksimalnu kinetičku energiju u trenutku prolaska tačke ravnotežnog položaja (x 0), kada potencijalna energija jednako nuli.
Maksimalna kinetička energija oscilatora jednaka je njegovoj maksimalnoj potencijalnoj energiji. Ovo je očito, budući da oscilator ima maksimalnu potencijalnu energiju kada je oscilirajuća tačka pomaknuta u krajnji položaj, kada je njegova brzina (i, posljedično, kinetička energija) jednaka nuli. Oscilator ima maksimalnu kinetičku energiju u trenutku prolaska tačke ravnotežnog položaja (x 0), kada je potencijalna energija jednaka nuli.
Maksimalna kinetička energija fotoelektrona raste linearno sa povećanjem frekvencije svjetlosnih valova i ne ovisi o snazi ​​svjetlosnog zračenja.
Maksimalna kinetička energija fotoelektrona proporcionalna je frekvenciji apsorbirane svjetlosti i ne zavisi od njenog intenziteta.
Maksimalna kinetička energija fotoelektrona jednaka je energiji fotona koji on apsorbuje.
Maksimalna kinetička energija oscilatora jednaka je njegovoj maksimalnoj potencijalnoj energiji. Ovo je očito, budući da oscilator ima maksimalnu potencijalnu energiju kada je oscilirajuća tačka pomaknuta u krajnji položaj, kada je njegova brzina (i, posljedično, kinetička energija) jednaka nuli. Oscilator ima maksimalnu kinetičku energiju u trenutku prolaska tačke ravnotežnog položaja (n: 0), kada je potencijalna energija jednaka nuli.
Shodno tome, maksimalna kinetička energija Gmax je određena najvećom brzinom t raax ap, koja se postiže u momentima prolaska sistema kroz ravnotežni položaj.
Maksimalna kinetička energija WK fotoelektrona određena je iz Einsteinove jednačine: hv - A WK; WK Av - A.
Dijagram instalacije nadzora fotoelektrični efekat. Ali maksimalna kinetička energija svakog elektrona emitiranog iz metala ne ovisi o intenzitetu osvjetljenja, već se mijenja samo kada se promijeni frekvencija svjetlosti koja pada na metal. Dakle, kada je obasjan crvenom ili narandžastom svetlošću, natrijum ne pokazuje fotoelektrični efekat i počinje da emituje elektrone samo na talasnoj dužini manjoj od 590 nm (žuto svetlo); u litijumu se fotoelektrični efekat nalazi na još kraćim talasnim dužinama, počevši od 516 nm (zeleno svetlo); i izbacivanje elektrona iz platine pod dejstvom vidljivo svetlo se uopće ne javlja i počinje tek kada se platina ozrači ultraljubičastim zracima.

Ali maksimalna kinetička energija svakog elektrona emitiranog iz metala ne ovisi o intenzitetu osvjetljenja, već se mijenja samo kada se promijeni frekvencija svjetlosti koja pada na metal.
Odrediti maksimalnu kinetičku energiju a-čestica koja nastaje egzotermnom reakcijom Oie (d - a) N14, čija je energija Q 3 1 MeV, ako je poznato da je energija bombardirajućih deuterona Ea 2 MeV.
Odrediti maksimalnu kinetičku energiju neutrona Wmax koja nastaje u reakciji t d - n iHe pod djelovanjem tricija t, koja se sama dobiva apsorpcijom sporih neutrona u 6Li prema reakciji n 6Li - - t - f - oc.
Fermi je maksimalna kinetička energija KOj koju elektron može posjedovati apsolutna nula.
Prema tome, maksimalna kinetička energija neutrona koju emituje berilijum iznosi 7 8 106 elektron volti, što odgovara brzini od oko 3 9 109 cm sec. Budući da masa neutrona mora biti skoro jednaka masi protona, prirodno je pretpostaviti da maksimalne brzine obje čestice moraju biti gotovo iste. Najveća uočena brzina za proton je 3 3 109 cm sek., slična vrijednost za neutron je u skladu sa Chadwickovim gledištima o porijeklu neutrona.
Kolika je maksimalna kinetička energija slobodnih elektrona na OK u bakru.
Kolika je maksimalna kinetička energija pojedinačnog nukleona ako je jezgro atoma najniže nivo energije.
Atom ima maksimalnu kinetičku energiju na poziciji u središnjoj tački, što odgovara najveća brzina njegove pokrete. Ali kako je u ovom položaju brzina atoma maksimalna, vrijeme koje provodi u ovom stanju je minimalno. Međutim, većina sudara između molekula događa se upravo u ovim fazama vibracije, a mnogo manji dio se događa u fazi u kojoj su uslovi za prijenos energije vibracije najpovoljniji.
Ovdje je Gmais maksimalna kinetička energija.
Tabela prikazuje maksimalnu kinetičku energiju koju elektron sa graničnom energijom može prenijeti na svaki atom.
Drugi zakon fotoelektričnog efekta: maksimalna kinetička energija fotoelektrona raste linearno sa frekvencijom svjetlosti i ne ovisi o intenzitetu svjetlosti - Jta.
Pri konstantnom intenzitetu svjetlosti, maksimalna kinetička energija izbačenih elektrona karakterizira jednostavna linearna ovisnost o frekvenciji svjetlosti. Štaviše, takav linearni odnos ima isti nagib za sve materijale koji se proučavaju; dakle, ovaj nagib je karakteristika samih fotona. Tako smo pronašli vezu koju smo tražili: vezu između valnih karakteristika snopa svjetlosti i jedine karakteristične energije koju fotoni ovog snopa nose.
Napon usporavanja U3 ovisi o maksimalnoj kinetičkoj energiji koju imaju elektroni izbačeni svjetlošću.
Brojač logaritamskog argumenta 2m0V2 predstavlja maksimalnu kinetičku energiju koju svjetlosna čestica može primiti u direktnom sudaru sa - česticom.
Ovaj odnos je prikazan na sl. 4.62. Maksimalna kinetička energija fotoelektrona raste linearno sa frekvencijom upadne svetlosti i ne zavisi od njenog intenziteta. Merenja su pokazala da za svaki metal postoji granična frekvencija ili talasna dužina upadne svetlosti pri kojoj je energija fotoelektrona nula; na ovoj i nižoj frekvenciji (ili većoj talasnoj dužini) svetlost bilo kog intenziteta ne izaziva fotoelektrični efekat. Ova frekvencija (valna dužina) naziva se crvena granica fotoelektričnog efekta.

Na sl. 286 prikazuje grafik zavisnosti maksimalne kinetičke energije Et elektrona emitovanih sa površine barijuma tokom fotoelektričnog efekta od frekvencije v zračeće svetlosti.
Na sl. 11.6 prikazuje rezultate mjerenja maksimalne kinetičke energije fotoelektrona kao funkcije frekvencije svjetlosti koja zrači metal za aluminij, cink i nikl.
punjenje kvantna stanja elektrona u metalu.| Grafikon funkcije raspodjele za degenerirani plin fermioida po apsolutnoj vrijednosti. Od sl. 3.6 pokazuje da će maksimalnu kinetičku energiju imati elektron koji se nalazi na Fermijevom nivou. Ova energija se mjeri sa dna jame i uvijek je pozitivna.
Ali u veliki brojevi elektrona, njihova maksimalna kinetička energija je velika, a samim tim i de Broljeva talasna dužina mala. Stoga je uslov za primenljivost predložene metode da broj elektrona u atomu bude dovoljno velik u odnosu na jedinicu.
Lukirsky i S. S. Prilezhaev eksperimentalno potvrdili linearna zavisnost maksimalna kinetička energija fotoelektrona na frekvenciji upadne svjetlosti.
Mjerenjem potencijala blokiranja pr, može se odrediti maksimalna kinetička energija (i brzina) elektrona koji napuštaju katodu.
Mjerenjem potencijala blokiranja fg, može se odrediti maksimalna kinetička energija (i brzina) elektrona koji napuštaju katodu.
Od svih uspoređenih uređaja, konoidnu mlaznicu karakterizira maksimalna kinetička energija mlaza.
Instalacioni dijagram za proučavanje.| Ovisnost fotostruje od napona. Ova mjerenja su omogućila utvrđivanje drugog eksterni fotoelektrični zakon: maksimalna kinetička energija elektrona nokautiranih zračenjem ne zavisi od intenziteta zračenja, već je određena samo njegovom frekvencijom (ili talasnom dužinom X) i materijalom elektrode.
Pokazati da, uz nepromijenjenu čvrstoću materijala zamašnjaka, maksimalna kinetička energija ovisi samo o zapremini, ali ne i o masi zamašnjaka.