Faqja 2 nga 3

201. Përcaktoni funksionin e punës A të elektroneve nga volframi nëse "kufiri i kuq" i efektit fotoelektrik për të është λ 0 = 275 nm.

202. Kaliumi është i ndriçuar dritë monokromatike me gjatësi vale 400 nm. Përcaktoni tensionin më të vogël ngadalësues në të cilin do të ndalojë fotorryma. Funksioni i punës së elektroneve nga kaliumi është 2,2 eV.


Sekuenca e saktë nga lart poshtë. Merrni parasysh pohimet e mëposhtme në lidhje me zbatimin e formulës së Ajnshtajnit. rrezet X janë të përbëra nga tufa. Dielli është burimi i madh i energjisë për të gjithë jetën në tokë. Për një kohë të gjatë, origjina e energjisë së emetuar nga Dielli ishte një mister për njerëzimin.

Cilat janë leximet e sakta? Në të kaluarën, shumica e fizikanëve besonin se mekanika klasike e Isak Njutonit, bazuar në të ashtuquajturën teori të relativitetit të Galileos, përshkruante konceptet e shpejtësisë dhe forcës për të gjithë vëzhguesit. Megjithatë, Hendrik Lorentz dhe të tjerë kanë treguar se ekuacionet e Maksuellit që rregullojnë elektromagnetizmin nuk sillen sipas transformimit galileas kur korniza e referencës ndryshohet.

203. Kufiri i kuq i efektit fotoelektrik për disa metale është 500 nm. Përcaktoni: 1) funksionin e punës së elektroneve nga ky metal; 2) shpejtësia maksimale e elektroneve të nxjerra nga ky metal nga drita me një gjatësi vale prej 400 nm.


204. Elektronet e rrëzuara nga drita gjatë efektit fotoelektrik gjatë rrezatimit të një fotokatode dritë e dukshme vonohen plotësisht nga tensioni i kundërt U 0 \u003d 1.2 V. Matjet speciale treguan se gjatësia e valës së dritës së rënies λ \u003d 400 nm. Përcaktoni kufirin e kuq të efektit fotoelektrik.

Nocioni i ndryshimit të ligjeve të fizikës në lidhje me vëzhguesit është ai që i jep emrin teorisë së cilës i është bashkangjitur klasifikuesi i veçantë ose i kufizuar, pasi është i kufizuar vetëm në sistemet në të cilat fushat gravitacionale nuk merren parasysh.

Relativiteti i kufizuar ndikoi gjithashtu në filozofi, duke hequr çdo mundësi të kohës dhe kohëzgjatjes absolute që ekziston në univers në tërësi ose si të dhëna apriori të përvojës sonë. Pas Henri Poincaré, relativiteti i kufizuar i detyroi filozofët të riformulonin çështjen e kohës.

205. Tensioni ngadalësues për një pllakë platini (funksioni i punës 6.3 eV) është 3.7 V. Në të njëjtat kushte për një pllakë tjetër, tensioni ngadalësues është 5.3 V. Përcaktoni funksionin e punës së elektroneve nga kjo pllakë.


206. Përcaktoni se me çfarë potenciali do të ngarkohet një top argjendi i vetmuar kur rrezatohet me dritë ultravjollcë me gjatësi vale λ = 208 nm. Funksioni i punës së elektroneve nga argjendi A = 4,7 eV.

Njohuritë shkencore nuk mbeten të pandryshuara ndër vite. Ajo që konsiderohet e vërtetë sot mund të mos jetë e vërtetë në të ardhmen. Gjashtë shekuj më parë, Toka konsiderohej qendra e universit. Sot e dimë se nuk është as qendra e sistemit diellor. Teoria e relativitetit të Ajnshtajnit ndryshoi themelet e fizikës, duke ndryshuar koncepte po aq themelore sa koha dhe hapësira.

Pozicioni dhe shpejtësia e trupit duhet të maten me referencë. Një kornizë është një hapësirë ​​e graduar, siç është një vizore ose një rrugë e shënuar çdo kilometër. Pranë kësaj hapësire duhet të ketë një kohëmatës për të matur kohën. Ndonjëherë, megjithatë, një zgjedhje shumë e kujdesshme është në lëvizje. Ky mund të jetë rasti i një kapjeje referuese në një autobus, varkë ose aeroplan. Në mënyrë të ngjashme, nëse një lidhje tjetër B është në qetësi ose lëviz në një vijë të drejtë me një shpejtësi konstante në lidhje me kornizën e referencës, korniza e referencës C gjithashtu konsiderohet të jetë inerciale.


207. Kur një fotocelë me vakum ndriçohet me dritë monokromatike me një gjatësi vale λ 1 \u003d 0,4 mikron, ajo ngarkohet me një ndryshim potencial φ 1 \u003d 2 V. Përcaktoni se në çfarë ndryshimi potencial do të ngarkohet fotocela kur të ndriçohet me dritë monokromatike me një gjatësi vale λ 1 \u003d 0, 3 μm.

Sipas Galileos, nëse një trup lëviz në lidhje me një referencë dhe vetë referenca po lëviz në lidhje me tokën, për shembull, shpejtësia në lidhje me trupin në tokë do të jetë shuma e dy shpejtësive. Nëse dikush niset në autobus, shpejtësia e tij me ata në rrugë do të jetë e njëjtë me shpejtësinë e autobusit dhe shpejtësinë me të cilën personi është duke vrapuar.

Ne e dimë prej kohësh që Toka lëviz rreth Diellit. Ka edhe yje me lëvizje të njohura dhe shpejtësi e lartë. Megjithatë, duke matur shpejtësinë e dritës nga drejtime të ndryshme dhe yjet në lëvizje, nuk u gjet asnjë ndryshim në shpejtësi. Diçka duhet të jetë e gabuar! Si ta bëjmë këtë rezultat të përputhshëm me teoritë e pranuara deri më tani?

208. Një elektrodë e sheshtë argjendi ndriçohet nga rrezatimi monokromatik me gjatësi vale λ = 83 nm. Përcaktoni distancën maksimale nga sipërfaqja e elektrodës që një fotoelektron mund të lëvizë nëse ka një fushë elektrike ngadalësuese jashtë elektrodës me një forcë E = 10 V/cm. Kufiri i kuq i efektit fotoelektrik për argjendin λ 0 = 264 nm.

Për të zgjidhur këto ngërçe, Albert Einstein propozoi Teorinë e Relativitetit të Kufizuar, e cila bazohet në dy postulate. Pasojat e këtyre postulateve janë në kundërshtim me sensin e përbashkët. Nëse shpejtësia e dritës mbetet konstante edhe kur emetuesi lëviz, diçka duhet të ndryshojë në mënyrë që ligjet e fizikës të mbeten të pandryshuara. Për Ajnshtajnin, koha dhe hapësira ndryshojnë në varësi të shpejtësisë së kornizës lëvizëse. Kjo do të thotë se nëse një autobus mund të vëzhgohej afër shpejtësisë së dritës, gjatësia e autobusit do të dukej më e shkurtër dhe koha në të do të ishte më e ngadaltë në krahasim me kohën e matur nga vëzhguesi.


209. Fotonet me energji ε = 5 eV nxjerrin fotoelektrone nga metali me funksion pune A = 4,7 eV. Përcaktoni momentin maksimal të transferuar në sipërfaqen e këtij metali kur një elektron emetohet.


Kur llogaritni shpejtësinë e dritës, të dy do të marrin të njëjtin rezultat. Në teorinë e tij të relativitetit të përgjithshëm, Ajnshtajni përpiqet të vlerësojë se çfarë ndodh në sistemet jo-inerciale. Ai jep disa përfundime të rëndësishme. Një kornizë që i nënshtrohet nxitimit është ekuivalente me një kornizë që i nënshtrohet një force që vepron në një distancë. Për shembull, kur një ashensor është duke u ngjitur, pasagjeri nuk ka asnjë mënyrë për të dalluar nëse ashensori ka filluar në të vërtetë të lëvizë ose nëse një forcë ka filluar ta shtyjë atë.

Forca gravitacionale shkaktohet nga një shtrembërim në lidhje me hapësirën dhe kohën. . Kjo mund të vërehet nga një trup në rënie që kalon nëpër hapësira të mëdha në kohë gjithnjë e më të vogla. Çdo masë shkakton këtë shtrembërim, dhe sa më e madhe të jetë masa, aq më i madh është shtrembërimi.

210. Kur katoda e fotocelës me vakum ndriçohet me dritë monokromatike me gjatësi vale λ = 310 nm, fotorryma ndalon në një tension të caktuar vonues. Me një rritje të gjatësisë së valës me 25%, tensioni i vonuar është më i vogël se 0,8 V. Përcaktoni konstantën e Planck-ut nga këto të dhëna eksperimentale.


Teoritë e Ajnshtajnit revolucionarizuan fizikën dhe u vërtetuan me eksperimente dhe vëzhgime. Midis këtyre pamjeve është një eklips i diellit i vërejtur në qytetin e Sobral, Ceara. Sipas teorive të lashta, yjet që ndodhen pas diellit nuk janë të dukshëm. Por nëse graviteti shtrembëron hapësirë-kohën, edhe drita mund të tërhiqet dhe shpërqendrohet. Nëse Ajnshtajni kishte të drejtë, ylli i fshehur pas diellit do të ishte i dukshëm kur të ndodhte elipsi i plotë. Ai erdhi personalisht në Brazil dhe u mor prova: një yll që supozohej të fshihej nga dielli, drita e tij u devijua dhe u pa gjatë një eklipsi.

211. Përcaktoni shpejtësinë maksimale V max të fotoelektroneve të nxjerra nga sipërfaqja e zinkut (funksioni i punës A = 4 eV), kur rrezatohet me rrezatim y me gjatësi vale λ = 2,47 pm.


212. Përcaktoni për një foton me gjatësi vale λ = 0,5 mikron: 1) energjinë e tij; 2) vrulli; 3) masë.


I riu thotë jo, ai është vëllai i tij binjak. Të dy ishin prodhues të verës dhe e shisnin produktin në restorante të shpërndara sistem diellor. Njëri nga binjakët u kujdes për prodhimin në Tokë, dhe tjetri, në anije kozmike dorëzuar personalisht. Fakti që transporti kryhej deri në nëntëdhjetë e pesë përqind të shpejtësisë së dritës shkaktoi një ndryshim të tillë në moshë.

Kjo kronikë e vogël tregon se si efektet e relativitetit të kufizuar mund të bëhen të rëndësishme kur ne arrijmë shpejtësi afër shpejtësisë së dritës. Çfarë përfundimi mund të nxirret nga ajo që ndodhi? Çdo paketë përmban një sasi të caktuar energjie.

213. Përcaktoni energjinë e një fotoni, në të cilin masa ekuivalente e tij është e barabartë me masën e mbetur të një elektroni. Shprehni përgjigjen tuaj në elektron volt.


214. Përcaktoni me çfarë shpejtësie duhet të lëvizë një elektron që të jetë momenti i tij e barabartë me momentin foton, gjatësia valore e të cilit është λ = 0,5 µm.

Gjatë eksperimenteve të kryera për të kuptuar këtë efekt, u vu re se. Nuk kishte asnjë vonesë kohore midis frekuencës së dritës dhe emetimit të elektroneve. Merrni parasysh deklaratat e mëposhtme. Kontrolloni nëse alternativa është e saktë. Duke krahasuar këto tre valë, vërtetohet se.

Ky eksperiment kontribuoi në zbulimin. Ky efekt ka aplikime të rëndësishme në sisteme si alarmet, portat elektronike etj. efekti fotoelektrik u përdor gjithashtu nga Bohr për të propozuar postulatet e tij. Komponimet me bazë natriumi prodhojnë dritë të verdhë dhe përbërjet me bazë barium prodhojnë dritë jeshile.


215. Përcaktoni gjatësinë e valës së një fotoni, momenti i të cilit është i barabartë me momentin e një elektroni që ka kaluar në një ndryshim potencial U = 9,8 V.


216. Përcaktoni temperaturën në të cilën energjia mesatare e molekulave të gazit triatomik është e barabartë me energjinë e fotoneve që i përgjigjet rrezatimit λ = 600 nm.

Dihet se frekuenca e dritës së verdhë është më e vogël se ajo e dritës së gjelbër. Prandaj, është e drejtë të thuhet se. Shikoni një alternativë që është të plotësoni boshllëqet në mënyrë korrekte. Lidhni opsionet e përshkruara në kolonën e djathtë me vlerat e dritës së incidentit të listuara në kolonën e majtë.

Një raport numerik në të djathtë dhe në të majtë të kolonës së djathtë që krijon një sekuencë të lidhjeve të sakta. Për shembull, antigrimca e elektronit është pozitroni, i cili ka të njëjtën masë si elektroni dhe ngarkesa e të njëjtit modul është pozitive. Kur një pozitron dhe një elektron ndërveprojnë, të dy mund të zhduken, duke krijuar dy fotone të së njëjtës energji. Ky fenomen quhet asgjësim.

217. Përcaktoni se me çfarë shpejtësie duhet të lëvizë një elektron për të energjia kinetike ishte e barabartë me energjinë e një fotoni, gjatësia e valës së të cilit λ = 0,5 μm.

№1 Drita që bie mbi një metal shkakton emetimin e elektroneve nga metali. Nëse intensiteti i dritës zvogëlohet, ndërsa frekuenca e saj mbetet e pandryshuar, atëherë ...

Vini re se elektroni dhe pozitroni janë në qetësi. efekt fotoelektrik përbëhet nga emetimi i elektroneve nga një sipërfaqe metalike që ndikohet nga rrezatimi elektromagnetik. Efekti fotoelektrik mund të shpjegohet në mënyrë të kënaqshme me adoptimin e një modeli korpuskular për dritën. Një sipërfaqe metalike fotosensitive lëshon vetëm fotoelektrone kur frekuenca e rënies së dritës në këtë sipërfaqe tejkalon një vlerë minimale të caktuar, e cila varet nga metali.

Jepni përgjigjen për shumën e alternativave të sakta. Në përshpejtuesin linear më të madh në botë, i vendosur në Stanford, elektronet mund të përshpejtohen në energji të rendit 50 GeV. Në çfarë është vlera numerike e tij sistemit ndërkombëtar? Bazuar në këtë informacion dhe njohuri për spektrin elektromagnetik, është e saktë të specifikohet.

Zgjidhja: Sipas ekuacionit të Ajnshtajnit për efektin fotoelektrik, ku hυ është energjia e fotonit; funksioni i punës së elektroneve nga metali; - energjia kinetike maksimale e elektroneve, e cila varet nga energjia e fotonit, dhe rrjedhimisht nga frekuenca e dritës. Meqenëse frekuenca nuk ndryshon, energjia kinetike mbetet e pandryshuar. Intensiteti i dritës është në përpjesëtim me numrin e fotoneve, dhe numri i elektroneve të nxjerra është proporcional me numrin e fotoneve të rënë; Kjo do të thotë se me zvogëlimin e intensitetit të dritës, numri i elektroneve të nxjerra zvogëlohet.

Duke treguar shpejtësinë e dritës në vakum, konstanten e Planck-ut, atëherë mund të tregohet se Funksioni φ i një metali përcaktohet si më poshtë. Plotësoni kolonën 2 sipas kolonës 1, në varësi të sjelljes së dritës. Për shkak të frekuencës së lartë të dritës vjollce, "fotoni vjollcë" është më energjik se "fotoni i kuq".

Difraksioni dhe ndërhyrja janë dukuri që mund të shpjegohen në mënyrë të kënaqshme vetëm nga sjellja kuptimplote e dritës. Efekti fotoelektrik mund të shpjegohet në mënyrë të kënaqshme vetëm duke marrë parasysh dritën e prodhuar nga grimcat, fotonet.

Përgjigje: numri i elektroneve të nxjerra zvogëlohet, ndërsa energjia kinetike e tyre mbetet e pandryshuar

№2 Katoda e fotocelës me vakum ndriçohet nga drita me një energji fotonike prej 10 eV. Nëse fotorryma ndalon kur një tension vonesë aplikohet në fotocelë 4 AT, pastaj funksioni i punës së elektroneve që largohen nga katoda (në eV) është e barabartë me ...

Drita, në ndërveprime të caktuara me lëndën, sillet si një valë elektromagnetike; në ndërveprime të tjera ajo sillet si një grimcë, si fotone në efektin fotoelektrik. Efekti fotoelektrik është pasojë e sjelljes së dritës si valë.

Nga ana tjetër, masa mund të krahasohet me një foton sepse përfaqëson energjinë dhe momentin. Natasha bëri një analogji me procesin e perceptimit të imazhit, duke paraqitur një shpjegim të bazuar në figurën e përdorur gjerësisht nga psikologët Gestalt. Shpjegimet dhe vizatimi ilustrues i tyre jepen më poshtë.

Zgjidhja: Sipas ekuacionit të Ajnshtajnit për efektin fotoelektrik, , ku hu është energjia e fotonit; funksioni i punës së elektroneve nga metali; energjia kinetike maksimale e elektroneve, e cila është e barabartë me , ku është tensioni mbajtës. Rrjedhimisht,

Vizatimi i dhënë nga Natasha, në të cilin dy profile formojnë një tas dhe anasjelltas. Imazhi im i preferuar për sjelljen e dyfishtë të dritës është vizatimi i një tas të bërë me dy profile. Çfarë realiteti perceptojmë në foto? Mund të shohim një tas ose dy profile, në varësi të kujt e konsiderojmë figurën dhe çfarë konsiderojmë sfond, por nuk mund t'i shohim të dyja në të njëjtën kohë. Ky është një shembull i përsosur i një realiteti të krijuar nga vëzhguesi, në të cilin ne vendosim se çfarë do të vëzhgojmë. Drita sillet në mënyrë të ngjashme, sepse, në varësi të llojit të përvojës, ajo zbulon natyrën e saj valore ose natyrën e saj grimce, duke e fshehur gjithmonë kur tregohet tjetra.

№3 Ka një fenomen efekt i jashtëm fotoelektrik. Ndërsa gjatësia e valës së dritës rënëse rritet...

Përgjigje: zvogëlohet madhësia e diferencës së potencialit vonues

Figura tregon shpërndarjen e energjisë në spektrin e rrezatimit të një trupi të zi në varësi të gjatësisë së valës për temperaturën. Me një rritje 2-fish të temperaturës, gjatësia e valës (v) që korrespondon me rrezatimin maksimal do të jetë e barabartë me ...

Në dritën e shpjegimeve të mësipërme, është e saktë të thuhet se Natasha po ilustronte, me sjelljen e dritës, atë që fizikanët e quajnë parim. Për të konfirmuar sugjerimin e analistit, shfaqja e dualitetit grimcat e valës, Z. Photon duhet të jetë në gjendje të vuajë.

Sa është energjia kinetike maksimale, në eV, e elektroneve që ikin nga një sipërfaqe metalike kur ajo ndriçohet me dritë ultravjollcë në një gjatësi vale prej 327 nm? Grafiku paraqet marrëdhënien midis Potencialit Përfundimtar dhe frekuencës së përplasjes së dritës në sipërfaqen e një kampioni nikel.

Përgjigje: 250

№5 Shpërndarja e energjisë në spektrin e rrezatimit të një trupi plotësisht të zi në varësi të frekuencës së rrezatimit për temperaturat T 1 dhe T 2 () është treguar saktë në figurën ...

№6 Figura tregon dy karakteristika të tensionit aktual të një fotocele me vakum. Nëse E është ndriçimi i fotocelës, ν është frekuenca e rënies së dritës në të, atëherë

Zgjidhja: Karakteristikat e rrymës-tensionit të paraqitura në figurë ndryshojnë nga njëra-tjetra nga vlera e rrymës së ngopjes. Vlera e rrymës së ngopjes përcaktohet nga numri i elektroneve të rrëzuara në 1 sekondë, i cili është në proporcion me numrin e fotoneve që bien në metal, domethënë ndriçimin e fotocelës. Prandaj, voltazhi i vonesës është i njëjtë për të dy kthesat. Vlera e tensionit të vonesës përcaktohet nga shpejtësia maksimale e fotoelektroneve: Atëherë ekuacioni i Ajnshtajnit mund të paraqitet si . Prandaj, meqenëse, rrjedhimisht, energjia kinetike e elektroneve është e njëjtë, dhe si rrjedhojë frekuenca e rënies së dritës në fotokatodë, d.m.th.

Përgjigje:

7 Figura tregon kurbat e varësisë së densitetit spektral të shkëlqimit të energjisë së një trupi të zi në gjatësinë e valës në temperatura të ndryshme. Nëse kurba 2 korrespondon me spektrin e rrezatimit të një trupi plotësisht të zi në një temperaturë

1450, atëherë kurba 1 korrespondon me temperaturën (në ) ...

Zgjidhje. Ne përdorim ligjin e zhvendosjes së Wien-it për rrezatimin e trupit të zi, ku gjatësia e valës që përbën densitetin maksimal spektral të ndriçimit të energjisë së trupit të zi është temperatura e tij termodinamike, konstanta e Wien-it:

.

Meqenëse, sipas orarit, , pastaj

№8 Vendosni një korrespondencë midis karakteristikave të dhëna të rrezatimit të ekuilibrit termik dhe natyrës së varësisë së tyre nga frekuenca e temperaturës.

1. Dendësia e energjisë spektrale në spektrin e rrezatimit të një trupi krejtësisht të zi, sipas Formula Rayleigh-Jeans, me rritja e frekuencës 2. Dendësia e energjisë spektrale në spektrin e rrezatimit të një trupi të zi, sipas formulës së Planck-ut, me frekuencë në rritje ...

3. Shkëlqimi energjetik i një trupi krejtësisht të zi me temperaturë në rritje ...

4. Gjatësia e valës, e cila përbën densitetin maksimal të energjisë spektrale në spektrin e rrezatimit të një trupi krejtësisht të zi, me rritjen e temperaturës ...

Opsionet e përgjigjes: (tregoni korrespondencën për secilin element të numëruar të detyrës)

1. priret në 0

2. Rritet proporcionalisht

3. Rritet proporcionalisht

4. Rritet pafundësisht

5. Zvogëlohet proporcionalisht

Zgjidhja: 1. Teoria klasike konsistente për densitetin e energjisë spektrale të rrezatimit të trupit të zi çon në formulën Rayleigh-Jeans. Në këtë rast, teorema e fizikës klasike përdoret për barazndarjen e energjisë së sistemit mbi shkallët e lirisë dhe teoria elektromagnetike dritë, e cila ju lejon të llogaritni numrin e shkallëve të lirisë për njësi vëllimi të rajonit të zënë nga rrezatimi termik monokromatik ekuilibër. Meqenëse, sipas teorisë klasike, ky numër i shkallëve të lirisë është në përpjesëtim me fuqinë e tretë të frekuencës dhe nuk varet nga temperatura, dendësia e energjisë spektrale e ekuilibrit rrezatimi termik duhet të rritet pafundësisht me rritjen e frekuencës. P. Ehrenfest e quajti në mënyrë figurative këtë rezultat një katastrofë ultravjollcë.

2. Formula e Planck-ut jep shpërndarjen e energjisë në spektrin e rrezatimit të një trupi krejtësisht të zi, në përputhje me eksperimentin në të gjitha frekuencat, domethënë në të gjithë spektrin, dhe kështu jep një përshkrim shterues të rrezatimit termik të ekuilibrit. Sipas formulës së Plankut, me rritjen e frekuencës, numri i shkallëve të lirisë për njësi vëllimi zvogëlohet, dhe katastrofë ultravjollcë nuk ndodh.

3. Sipas ligjit Stefan-Boltzmann, shkëlqimi i energjisë i një trupi plotësisht të zi rritet proporcionalisht me rritjen e temperaturës. Nga formula e Planck-ut, duke u integruar në të gjitha gjatësitë valore ose frekuencat, mund të merret shkëlqimi energjetik i një trupi plotësisht të zi, pra ligji Stefan-Boltzmann dhe shprehja e konstantës Stefan-Boltzmann në terma të konstantave fizike universale.

4. Sipas ligjit të zhvendosjes së Wien-it, gjatësia e valës, e cila përbën densitetin maksimal të energjisë spektrale në spektrin e rrezatimit të një trupi krejtësisht të zi, zvogëlohet proporcionalisht me rritjen e temperaturës.

№9 Figura tregon spektrin e rrezatimit të një trupi plotësisht të zi në një temperaturë T. Sipërfaqja nën kurbë do të rritet me një faktor prej 81 nëse temperatura është ...

Përgjigje: 3T

№10 Një trup i zi dhe një trup gri kanë të njëjtën temperaturë. Në të njëjtën kohë, intensiteti i rrezatimit ...

Përgjigje: më shumë në një trup krejtësisht të zi