Pagina 2 din 3

201. Să se determine funcția de lucru A a electronilor din wolfram dacă „granița roșie” a efectului fotoelectric pentru acesta este λ 0 = 275 nm.

202. Potasiul este iluminat lumină monocromatică cu o lungime de undă de 400 nm. Determinați cea mai mică tensiune de întârziere la care se va opri fotocurent. Funcția de lucru a electronilor din potasiu este de 2,2 eV.


Secvența corectă de sus în jos. Luați în considerare următoarele afirmații referitoare la aplicarea formulei lui Einstein. raze X sunt alcătuite din mănunchiuri. Soarele este marea sursă de energie pentru toată viața de pe pământ. Multă vreme, originea energiei emise de Soare a fost un mister pentru omenire.

Care sunt, în ordine, citirile corecte? În trecut, majoritatea fizicienilor credeau că mecanica clasică a lui Isaac Newton, bazată pe așa-numita teorie a relativității a lui Galileo, descria conceptele de viteză și forță pentru toți observatorii. Cu toate acestea, Hendrik Lorentz și alții au arătat că ecuațiile lui Maxwell care guvernează electromagnetismul nu se comportă conform transformării galileene atunci când cadrul de referință este schimbat.

203. Marginea roșie a efectului fotoelectric pentru un metal este de 500 nm. Determinați: 1) funcția de lucru a electronilor din acest metal; 2) viteza maximă a electronilor ejectați din acest metal de către lumina cu o lungime de undă de 400 nm.


204. Electroni eliminați de lumină în timpul efectului fotoelectric în timpul iradierii unui fotocatod lumina vizibila sunt complet întârziate de tensiunea inversă U 0 \u003d 1,2 V. Măsurătorile speciale au arătat că lungimea de undă a luminii incidente λ \u003d 400 nm. Definiți marginea roșie a efectului fotoelectric.

Noțiunea de variație a legilor fizicii față de observatori este cea care dă denumirea teoriei căreia îi este atașat clasificatorul special sau limitat, întrucât se limitează doar la sistemele în care câmpurile gravitaționale nu sunt luate în considerare.

Relativitatea constrânsă a afectat și filosofia, înlăturând orice posibilitate de timp și durată absolută existentă în univers ca întreg sau ca date a priori ale experienței noastre. După Henri Poincaré, relativitatea limitată i-a forțat pe filosofi să reformuleze problema timpului.

205. Tensiunea de întârziere pentru o placă de platină (funcția de lucru 6,3 eV) este de 3,7 V. În aceleași condiții pentru o altă placă, tensiunea de întârziere este de 5,3 V. Determinați funcția de lucru a electronilor de pe această placă.


206. Determinați până la ce potențial va fi încărcată o minge de argint solitară când este iradiată cu lumină ultravioletă cu o lungime de undă de λ = 208 nm. Funcția de lucru a electronilor din argint A = 4,7 eV.

Cunoștințele științifice nu rămân neschimbate de-a lungul anilor. Ceea ce este considerat adevărat astăzi poate să nu mai fie adevărat în viitor. În urmă cu șase secole, Pământul era considerat centrul universului. Astăzi știm că nu este nici măcar centrul sistemului solar. Teoria relativității a lui Einstein a schimbat bazele fizicii, schimbând concepte la fel de fundamentale precum timpul și spațiul.

Poziția și viteza corpului trebuie măsurate prin referință. Un cadru este un spațiu gradat, cum ar fi o riglă sau un drum marcat la fiecare kilometru. Ar trebui să existe un cronometru lângă acest spațiu pentru a măsura timpul. Uneori, însă, o alegere foarte atentă este în mișcare. Acesta ar putea fi cazul unei capturi de referință pe un autobuz, barca sau avion. În mod similar, dacă o altă legătură B este în repaus sau se deplasează în linie dreaptă cu o viteză constantă în raport cu cadrul de referință, cadrul de referință C este de asemenea considerat a fi inerțial.


207. Când o fotocelulă în vid este iluminată cu lumină monocromatică cu o lungime de undă de λ 1 \u003d 0,4 microni, este încărcată la o diferență de potențial φ 1 \u003d 2 V. Determinați la ce diferență de potențial va fi încărcată fotocelula atunci când este iluminată cu lumină monocromatică cu o lungime de undă de λ 1 \u003d 0, 3 µm.

Potrivit lui Galileo, dacă un corp se mișcă în raport cu o referință și referința în sine se mișcă față de sol, de exemplu, viteza față de corp față de sol va fi suma celor două viteze. Dacă cineva pornește cu autobuzul, viteza lui pentru cei de pe stradă va fi aceeași cu viteza autobuzului și viteza cu care rulează persoana respectivă.

Știm de mult timp că Pământul se mișcă în jurul Soarelui. Există și stele cu mișcări cunoscute și de mare viteză. Cu toate acestea, prin măsurarea vitezei luminii din diferite direcții și a stelelor în mișcare, nu a fost găsită nicio modificare a vitezei. Trebuie să fie ceva în neregulă! Cum să facem acest rezultat compatibil cu teoriile acceptate până acum?

208. Un electrod plat de argint este iluminat cu radiație monocromatică cu o lungime de undă de λ = 83 nm. Determinați distanța maximă de la suprafața electrodului pe care o poate deplasa un fotoelectron dacă există un câmp electric de întârziere în afara electrodului cu o putere de E = 10 V/cm. Marginea roșie a efectului fotoelectric pentru argint λ 0 = 264 nm.

Pentru a rezolva aceste impasuri, Albert Einstein a propus Teoria relativității restrânse, care se bazează pe două postulate. Consecințele acestor postulate sunt contrare bunului simț. Dacă viteza luminii rămâne constantă chiar și atunci când emițătorul se mișcă, ceva trebuie să se schimbe, astfel încât legile fizicii să rămână neschimbate. Pentru Einstein, timpul și spațiul se schimbă în funcție de viteza cadrului în mișcare. Aceasta înseamnă că, dacă un autobuz ar putea fi observat aproape de viteza luminii, lungimea autobuzului ar părea mai scurtă, iar timpul în el ar fi mai lent în raport cu timpul măsurat de observator.


209. Fotonii cu energie ε = 5 eV scot fotoelectroni din metal cu funcția de lucru A = 4,7 eV. Determinați impulsul maxim transferat pe suprafața acestui metal atunci când este emis un electron.


Când se calculează viteza luminii, ambele vor obține același rezultat. În teoria sa a relativității generale, Einstein încearcă să evalueze ce se întâmplă în sistemele non-inerțiale. El oferă câteva concluzii importante. Un cadru care este supus unei accelerații este echivalent cu un cadru supus unei forțe care acționează la distanță. De exemplu, atunci când un lift urcă, pasagerul nu are de unde să distingă dacă liftul a început de fapt să se miște sau dacă o forță începe să-l împingă.

Forța gravitațională este cauzată de o distorsiune în raport cu spațiul și timpul. . Acest lucru poate fi observat de un corp în cădere care trece prin spații mari în timpuri din ce în ce mai mici. Fiecare masă provoacă această distorsiune și cu cât masa este mai mare, cu atât este mai mare distorsiunea.

210. Când catodul unei fotocelule în vid este iluminat cu lumină monocromatică cu lungimea de undă de λ = 310 nm, fotocurentul se oprește la o anumită tensiune de întârziere. Cu o creștere a lungimii de undă cu 25%, tensiunea de întârziere este mai mică de 0,8 V. Determinați constanta lui Planck din aceste date experimentale.


Teoriile lui Einstein au revoluționat fizica și au fost dovedite prin experimente și observații. Printre aceste observări se numără și o eclipsă de soare observată în orașul Sobral, Ceara. Conform teoriilor antice, stelele situate în spatele soarelui nu sunt vizibile. Dar dacă gravitația deformează spațiu-timp, chiar și lumina poate fi atrasă și distrasă. Dacă Einstein avea dreptate, steaua ascunsă în spatele soarelui ar fi fost vizibilă atunci când s-ar fi produs elipsa completă. A venit personal în Brazilia și s-a obținut dovada: o stea care trebuia să fie ascunsă de soare, lumina ei a fost deviată și a fost văzută în timpul unei eclipse.

211. Determinați viteza maximă V max a fotoelectronilor ejectați de pe suprafața zincului (funcția de lucru A \u003d 4 eV), atunci când sunt iradiați cu radiație y cu o lungime de undă λ \u003d 2,47 pm.


212. Determinați pentru un foton cu lungimea de undă λ = 0,5 microni: 1) energia acestuia; 2) impuls; 3) masa.


Tânărul spune că nu, este fratele lui geamăn. Ambii erau vinificatori și vindeau produsul unor restaurante împrăștiate peste tot sistem solar. Unul dintre gemeni s-a ocupat de producția de pe Pământ, iar celălalt, în nava spatiala livrat personal. Faptul că transportul a fost efectuat cu până la nouăzeci și cinci la sută din viteza luminii a provocat o astfel de diferență de vârstă.

Această mică cronică arată cum efectele relativității limitate pot deveni semnificative atunci când atingem viteze apropiate de viteza luminii. Ce concluzie se poate trage din ceea ce s-a întâmplat? Fiecare pachet conține o anumită cantitate de energie.

213. Determinați energia unui foton, la care masa lui echivalentă este egală cu masa în repaus a unui electron. Exprimați răspunsul în electroni volți.


214. Determinați cu ce viteză trebuie să se miște un electron pentru ca impulsul său să fie egal cu impulsul foton, a cărui lungime de undă este λ = 0,5 µm.

În timpul experimentelor efectuate pentru a înțelege acest efect, s-a remarcat că. Nu a existat nicio întârziere între frecvența luminii și emisia de electroni. Luați în considerare următoarele afirmații. Verificați dacă alternativa este corectă. Comparând aceste trei valuri, se verifică că.

Acest experiment a contribuit la descoperire. Acest efect are aplicații importante în sisteme precum alarme, porți electronice etc. efectul fotoelectric a fost folosit și de Bohr pentru a-și propune postulatele. Compușii pe bază de sodiu produc lumină galbenă, iar compușii pe bază de bariu produc lumină verde.


215. Determinați lungimea de undă a unui foton al cărui impuls este egal cu impulsul unui electron care a trecut printr-o diferență de potențial U = 9,8 V.


216. Determinați temperatura la care energia medie a moleculelor de gaz triatomice este egală cu energia fotonilor corespunzătoare radiației λ = 600 nm.

Se știe că frecvența luminii galbene este mai mică decât cea a luminii verzi. Prin urmare, este corect să spunem asta. Consultați o alternativă care este să completați corect golurile. Asociați opțiunile descrise în coloana din dreapta cu valorile luminii incidente enumerate în coloana din stânga.

Un raport numeric la dreapta și la stânga coloanei din dreapta care stabilește o succesiune de asocieri corecte. De exemplu, antiparticula electronului este pozitronul, care are aceeași masă ca și electronul și sarcina aceluiași modul este pozitivă. Când un pozitron și un electron interacționează, ambii pot dispărea, creând doi fotoni cu aceeași energie. Acest fenomen se numește anihilare.

217. Stabiliți cu ce viteză trebuie să se miște un electron pentru a se energie kinetică a fost egală cu energia unui foton a cărui lungime de undă λ = 0,5 μm.

№1 Lumina care cade pe un metal determină emisia de electroni din metal. Dacă intensitatea luminii scade, în timp ce frecvența acesteia rămâne neschimbată, atunci ...

Rețineți că atât electronul, cât și pozitronul sunt în repaus. efect fotoelectric constă în emisia de electroni de către o suprafață metalică care este afectată de radiatie electromagnetica. Efectul fotoelectric poate fi explicat satisfăcător prin adoptarea unui model corpuscular pentru lumină. O suprafață metalică fotosensibilă emite doar fotoelectroni atunci când frecvența luminii incidente pe această suprafață depășește o anumită valoare minimă, care depinde de metal.

Dați răspunsul pentru suma alternativelor corecte. În cel mai mare accelerator liniar din lume, situat la Stanford, electronii pot fi accelerați la energii de ordinul a 50 GeV. Care este valoarea sa numerică în sistem international? Pe baza acestor informații și cunoștințe despre spectrul electromagnetic, este corect să se precizeze.

Soluţie: Conform ecuației Einstein pentru efectul fotoelectric, unde hυ este energia fotonului; funcția de lucru a electronilor din metal; - energia cinetică maximă a electronilor, care depinde de energia fotonului, și deci de frecvența luminii. Deoarece frecvența nu se modifică, energia cinetică rămâne neschimbată. Intensitatea luminii este proporțională cu numărul de fotoni, iar numărul de electroni ejectați este proporțional cu numărul de fotoni incidenti; Aceasta înseamnă că, pe măsură ce intensitatea luminii scade, numărul de electroni ejectați scade.

Indicând viteza luminii în vid, constanta lui Planck, se poate indica apoi că Funcția φ a unui metal este definită după cum urmează. Completați coloana 2 conform coloanei 1, în funcție de comportamentul luminii. Datorită frecvenței înalte a luminii violete, „fotonul violet” este mai energetic decât „fotonul roșu”.

Difracția și interferența sunt fenomene care pot fi explicate satisfăcător doar prin comportamentul semnificativ al luminii. Efectul fotoelectric poate fi explicat satisfăcător doar luând în considerare lumina produsă de particule, fotoni.

Răspuns: numărul de electroni ejectați scade, în timp ce energia lor cinetică rămâne neschimbată

№2 Catodul unei fotocelule cu vid este iluminat de lumină cu o energie fotonică de 10 eV. Dacă fotocurentul se oprește atunci când fotocelulei i se aplică o tensiune de întârziere 4 LA, apoi funcția de lucru a electronilor care părăsesc catodul (in eV) este egal cu ...

Lumina, în anumite interacțiuni cu materia, se comportă ca o undă electromagnetică; în alte interacțiuni se comportă ca o particulă, ca fotonii în efectul fotoelectric. Efectul fotoelectric este o consecință a comportamentului ondulatoriu al luminii.

Pe de altă parte, masa poate fi comparată cu un foton, deoarece reprezintă energie și impuls. Natasha a făcut o analogie cu procesul de percepție a imaginii, prezentând o explicație bazată pe figură, folosită pe scară largă de psihologii gestalt. Explicațiile și desenul lor ilustrativ sunt prezentate mai jos.

Soluţie: Conform ecuației lui Einstein pentru efectul fotoelectric, , unde hυ este energia fotonului; funcția de lucru a electronilor din metal; energia cinetică maximă a electronilor, care este egală cu , unde este tensiunea de menținere. Prin urmare,

Desenul dat de Natasha, în care două profile formează un vas și invers. Imaginea mea preferată despre comportamentul dual al luminii este desenarea unui vas realizat cu două profile. Ce realitate percepem în imagine? Putem vedea un bol sau două profile, în funcție de cine considerăm figură și ce considerăm fundalul, dar nu le putem vedea pe amândouă în același timp. Acesta este un exemplu perfect de realitate creată de observator în care decidem ce vom observa. Lumina se comportă într-un mod similar deoarece, în funcție de tipul de experiență, își dezvăluie natura ondulatorie sau natura sa de particule, ascunzând-o întotdeauna atunci când este afișată cealaltă.

№3 Există un fenomen efect fotoelectric extern. Pe măsură ce lungimea de undă a luminii incidente crește...

Răspuns: magnitudinea diferenței de potențial retardant scade

Figura arată distribuția energiei în spectrul de radiații al unui corp negru în funcție de lungimea de undă pentru temperatură. Cu o creștere de două ori a temperaturii, lungimea de undă (v) corespunzătoare radiației maxime va fi egală cu ...

În lumina explicațiilor de mai sus, este corect să spunem că Natasha a ilustrat, cu comportamentul luminii, ceea ce fizicienii numesc un principiu. Pentru a confirma sugestia analistului, apariția dualității particule de undă, domnul Photon trebuie să poată suferi.

Care este energia cinetică maximă, în eV, a electronilor care ies de pe o suprafață metalică atunci când aceasta este iluminată cu lumină ultravioletă la o lungime de undă de 327 nm? Graficul reprezintă relația dintre potențialul suprem și frecvența incidentei luminii pe suprafața unei probe de nichel.

Răspuns: 250

№5 Distribuția energiei în spectrul de radiații al unui corp complet negru în funcție de frecvența de radiație pentru temperaturile T 1 și T 2 () este prezentată corect în figură ...

№6 Figura prezintă două caracteristici curent-tensiune ale unei fotocelule în vid. Dacă E este iluminarea fotocelulei, ν este frecvența luminii incidente pe aceasta, atunci

Soluţie: Caracteristicile curent-tensiune prezentate în figură diferă unele de altele prin valoarea curentului de saturație. Valoarea curentului de saturație este determinată de numărul de electroni eliminati într-o secundă, care este proporțional cu numărul de fotoni care intră pe metal, adică cu iluminarea fotocelulei. Prin urmare, tensiunea de întârziere este aceeași pentru ambele curbe. Valoarea tensiunii de întârziere este determinată de viteza maximă a fotoelectronilor: Atunci ecuația Einstein poate fi reprezentată ca . Prin urmare, deoarece, în consecință, energia cinetică a electronilor este aceeași și, prin urmare, frecvența luminii incidente pe fotocatod, adică

Răspuns:

7 Figura prezintă curbele de dependență ale densității spectrale a luminozității energetice a unui corp negru pe lungimea de undă la temperaturi diferite. Dacă curba 2 corespunde spectrului de radiații al unui corp complet negru la o temperatură

1450 , atunci curba 1 corespunde temperaturii (la ) ...

Soluţie. Folosim legea deplasării lui Wien pentru radiația corpului negru, unde lungimea de undă care reprezintă densitatea spectrală maximă a luminozității energiei corpului negru este temperatura sa termodinamică, constanta lui Wien:

.

Întrucât, conform programului, , apoi

№8 Stabiliți o corespondență între caracteristicile date ale radiației de echilibru termic și natura dependenței lor de frecvența temperaturii.

1. Densitatea spectrală a energiei în spectrul de radiații al unui corp complet negru, conform Formula Rayleigh-Jeans, cu creșterea frecvenței 2. Densitatea de energie spectrală în spectrul de radiații al unui corp negru, conform formulei lui Planck, cu creșterea frecvenței...

3. Luminozitatea energetică a unui corp complet negru odată cu creșterea temperaturii...

4. Lungimea de undă, care reprezintă densitatea maximă de energie spectrală în spectrul de radiații al unui corp complet negru, cu creșterea temperaturii...

Opțiuni de răspuns: (indicați corespondența pentru fiecare element numerotat al sarcinii)

1. tinde spre 0

2. Crește proporțional

3. Crește proporțional

4. Crește la nesfârșit

5. Scade proportional

Soluţie: 1. Teoria clasică consecventă pentru densitatea energiei spectrale a radiației corpului negru conduce la formula Rayleigh-Jeans. În acest caz, teorema fizicii clasice este utilizată pentru echipartiția energiei sistemului peste gradele de libertate și teoria electromagnetică lumină, care vă permite să calculați numărul de grade de libertate pe unitatea de volum a regiunii ocupate de radiația termică monocromatică de echilibru. Deoarece, conform teoriei clasice, acest număr de grade de libertate este proporțional cu a treia putere de frecvență și nu depinde de temperatură, densitatea de energie spectrală a echilibrului Radiație termala ar trebui să crească nelimitat cu o frecvență în creștere. P. Ehrenfest a numit acest rezultat catastrofă ultravioletă.

2. Formula lui Planck oferă distribuția energiei în spectrul de radiații al unui corp complet negru, în concordanță cu experimentul la toate frecvențele, adică în întregul spectru, și oferă astfel o descriere exhaustivă a radiației termice de echilibru. Conform formulei lui Planck, pe măsură ce frecvența crește, numărul de grade de libertate pe unitatea de volum scade și nu are loc o catastrofă ultravioletă.

3. Conform legii Stefan-Boltzmann, luminozitatea energetică a unui corp complet negru crește proporțional cu creșterea temperaturii. Din formula Planck, integrând pe toate lungimile de undă sau frecvențele, se poate obține luminozitatea energetică a unui corp complet negru, adică legea Stefan-Boltzmann, și expresia constantei Stefan-Boltzmann în termeni de constante fizice universale.

4. Conform legii deplasării lui Wien, lungimea de undă, care reprezintă densitatea maximă de energie spectrală în spectrul de radiații al unui corp complet negru, scade proporțional cu creșterea temperaturii.

№9 Figura arată spectrul de radiații al unui corp complet negru la o temperatură T. Aria de sub curbă va crește cu un factor de 81 dacă temperatura este...

Răspuns: 3T

№10 Un corp negru și un corp gri au aceeași temperatură. În același timp, intensitatea radiației...

Răspuns: mai mult într-un corp complet negru