Ölçek. Dalga-parçacık ikiliği

ben seçeneği.

1. Dört öğrenciden çizim yapmaları istendi Genel form Fotoelektrik etkinin bir sonucu olarak plakadan yayılan elektronların maksimum kinetik enerjisinin gelen ışığın yoğunluğuna bağımlılığının grafiği. Hangi çizim doğru?

2. Metal plaka aydınlatıldı tek renkli ışık aynı yoğunluk: önce kırmızı, sonra yeşil, sonra mavi. Hangi durumda maksimum kinetik enerji yayılan fotoelektronlar en büyüğüydü?

1) kırmızı ışıkla aydınlatıldığında

2) yeşil ışıkla aydınlatıldığında

3) mavi ışık aydınlatması altında

4) her durumda aynı

3. Fotoelektrik etki sırasında bir metalden kopan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisini ne belirler?

A. Gelen ışığın frekansından

B. Gelen ışığın yoğunluğundan

B. Metalden elektronların iş fonksiyonundan

1) sadece B 2) A ve B 3) A ve C 4) A, B, C

4. Fotoelektrik etki ile geciktirici potansiyel farkı,

A. Işık frekansı B. Işık yoğunluğu

V. ışığın gelme açısı

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

1) değişmeyecek 2) artacak

3) azaltmak

II seçeneği.

1. Fotosel, belirli frekans ve yoğunlukta ışıkla aydınlatılır. Sağdaki şekil, bu fotoseldeki foto akımın gücünün kendisine uygulanan gerilime bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. Gelen ışığın yoğunluğu değiştirilmeden frekans arttırılırsa, grafik değişecektir. Aşağıdaki şekillerden hangisi grafikteki değişimi doğru olarak göstermektedir?

2. Metalin yüzeyi ışıkla aydınlatılır, dalga boyu

belirli bir madde için fotoelektrik etkinin kırmızı sınırına karşılık gelen dalga boyundan daha az olan. Artan ışık yoğunluğu ile

1) Fotoelektrik etki, herhangi bir ışık yoğunluğunda oluşmayacaktır.

2) fotoelektron sayısı artar

3) fotoelektronların enerjisi artacak

4) hem enerji hem de fotoelektron sayısı artar

3. Fotoelektrik etkide, bir metalden bir elektronun iş fonksiyonu şunlara bağlıdır:

1) gelen ışık frekansları 2) gelen ışık yoğunluğu

3) metalin kimyasal yapısı

4) fırlatılan elektronların kinetik enerjisi

4. Fotoelektrik etkide, bir metalden monokromatik ışık tarafından birim zamanda çalınan elektronların sayısı,

A. Gelen ışık frekansı B. Olay ışığı yoğunluğu

B. metalden elektronların iş fonksiyonu

Hangi ifadeler doğrudur?

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

5. Plakaya pozitif yük verilirse fotoelektrik etkinin meydana geldiği minimum frekans nasıl değişir?

1) değişmeyecek 2) artacak

3) azaltmak

4) maddenin cinsine göre artar veya azalır

Ölçek. Parçacık-dalga ikiliği.

III. seçenek.

1. Fotosel, belirli frekans ve yoğunlukta ışıkla aydınlatılır. Sağdaki şekil, bu fotoseldeki foto akımın gücünün kendisine uygulanan gerilime bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. Aynı frekanstaki gelen ışığın şiddeti artarsa, grafik değişecektir. Aşağıdaki şekillerden hangisi grafikteki değişimi doğru olarak göstermektedir? ?

2. Deneylerinde Stoletov, elektrot ultraviyole ışıkla aydınlatıldığında maksimum akım gücünü (doyma akımı) ölçtü. Artan gelen ışık ve sabit frekansı ile doygunluk akımı gücü

1) artırmak 2) azaltmak 3) aynı kalmak

4) önce artır, sonra azalt

3. Fotoelektrik etki sırasında metalden kopan elektronların kinetik enerjisi,

A - gelen ışığın frekansları 2) B - gelen ışığın yoğunluğu

B - aydınlatılan yüzeyin alanı

Hangi ifadeler doğrudur?

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

4. Fotoelektrik etki tarafından emilen bir fotonun enerjisi E'ye eşittir. Bu fotonun etkisi altında bir metalin yüzeyinden yayılan bir elektronun kinetik enerjisi

1) E'den büyük 2) E'den küçük 3) E'ye eşit

4) farklı koşullar altında az ya da çok E olabilir

5. Vakum fotoselinin katodu bir akım tarafından aydınlatıldığında tek renkli ışık fotoelektronlar serbest bırakılır. nasıl değişecek maksimum enerji Gelen ışığın frekansı 2? kat azaltıldığında yayılan fotoelektronlar

1) 2 kat artacak 2) 2 kat azalacak

3) 2 kattan fazla azalma 4) 2 kattan az azalma

IV seçeneği.

1. Foto akımın katot ve anot arasında uygulanan gerilime bağımlılığını ölçmek için üç deney gerçekleştirilmiştir. Katodun metal plakası, aynı frekansta fakat farklı yoğunlukta monokromatik ışıkla aydınlatıldı. Şekillerden hangisi deneylerin sonuçlarını doğru bir şekilde yansıtmaktadır?

2. Fotokatot üzerindeki ışık olayının yoğunluğu 10 kat azaldı. Aynı zamanda, (-ekseni)

1) fotoelektronların maksimum hızı

2) fotoelektronların maksimum enerjisi

3) fotoelektron sayısı 4) fotoelektronların maksimum momentumu

3. Fotoelektrik etki ile, bir metalden bir elektronun iş fonksiyonu (fotoelektrik etkinin kırmızı sınırı) aşağıdakilere bağlı değildir.

A - gelen ışığın frekansları B - gelen ışığın yoğunlukları

AT - kimyasal bileşim metal

Hangi ifadeler doğrudur?

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

4. Düz bir fotokatot üzerinde sabit bir dalga boyuna sahip monokromatik radyasyonun geliş açısındaki bir artışla, fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi

1) artar 2) azalır 3) değişmez

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

5. Hangi grafik, fotoelektron E'nin maksimum kinetik enerjisinin 0 "style="border-collapse:collapse;border:none"> frekansına bağımlılığına karşılık gelir?

FOTOĞRAF ETKİSİ. SABİT TANIM

PLANCK VE ELEKTRON İŞİ

Çalışmanın amacı: dış fotoelektrik etki olgusuna aşinalık ve Planck sabitinin belirlenmesi ve metalden elektronların çalışma fonksiyonu.

Elektromanyetik radyasyon ikili bir doğaya sahiptir. Madde ile etkileşime girdiğinde, kendisini bir parçacık akışı olarak gösterir - enerji E ve momentum P eşit olan fotonlar

E = hv, P = kh/2π. (bir)

Elektromanyetik radyasyonun etkisi altında, elektronlar bir maddeden uçabilir. Bu fenomene fotoelektrik etki denir.

Işığın kuantum teorisi açısından, ışığın maddenin elektronlarıyla etkileşimi, bir fotonun bir elektronla esnek olmayan bir çarpışması olarak düşünülebilir. Böyle bir çarpışmada foton emilir ve enerjisi elektrona aktarılır. Böylece, tek bir çarpışma olayının sonucu olarak, elektron ek enerji kazanır.

Elektronun kinetik enerjisi kısmen maddenin yüzey tabakasında etkili olan geciktirici kuvvetlere karşı A çıkışını yapmak için harcanır ve kinetik enerjinin geri kalan kısmı yayılan fotoelektronun maksimum kinetik enerjisidir. Bir fotonun bir elektronla etkileşimi için enerji dengesini tanımlayan Einstein denklemi şu şekildedir:

hν = A + E max , (2)

hν soğurulan fotonun enerjisidir, A elektronun iş fonksiyonudur, E max yayılan fotoelektronun maksimum kinetik enerjisidir. Burada, bir maddedeki bir elektronun bir fotonun absorpsiyonundan önceki kinetik enerjisinin, foton enerjisinden çok daha az olduğu varsayılır.

Fotoelektrik etkinin deneysel çalışmasında, iki elektrotlu bir lamba diyotu kullanılır. Elektrotlardan biri olan katot, belirli bir frekanstaki ışıkla aydınlatılır. Yayılan fotoelektronlar anoda ulaşır. Gelen ışığın sabit bir frekansında ve sabit bir gücünde, fotoakım gücünün I'in katot ve anot arasındaki uygulanan voltaj U'ya tipik bir bağımlılığı Şekil 1'de gösterilmektedir.

Bazı negatif voltajda Biz aranan blokaj gerilimi, fotoakım kaybolur. Bunun nedeni, yayılan fotoelektronların Emax maksimum kinetik enerjisinin, katot ve anot arasındaki elektrik alanının geciktirici kuvvetlerine karşı eU s işini gerçekleştirmek için yeterli olmamasıdır (e elektron yüküdür). Einstein denklemine (1) göre, belirli bir fotokatot için U c değeri, gelen ışığın frekansı ν ile doğru orantılıdır.

eU s \u003d E max \u003d hν - A. (3)

Her madde için, üzerinde fotoelektrik etkinin gözlenebildiği minimum bir ν min frekansı vardır. E max = 0 koşulundan belirlenir ve formülle tanımlanır.

ν dak \u003d A / s. (dört)

Denilen ilgili dalga boyu kırmızı kenarlık fotoğraf efekti, eşittir

λmax = c/vmin , (5)

burada c ışık hızıdır.

Bu çalışmada, fotoelektrik etki için Einstein denkleminin (2) deneysel doğrulaması yapılmış ve katot malzemesi için Planck sabiti h ve elektron iş fonksiyonu A değerleri ölçülmüştür.

Ölçüm alma

Deney düzeneğinin şeması Şekil 2'de gösterilmiştir. Bir optik filtre sistemi aracılığıyla S kaynağından gelen ışık, fotosel F'nin fotokatotu K'ya girer. Güç kaynağından B, katot K ile anot A arasına ayarlanabilir bir geciktirme voltajı U uygulanır. Geciktirme voltajı bir elektronik voltmetre ile ölçülür. V, fotoakım bir mikroampermetre μA ile ölçülür.

Fotosel üzerine gelen radyasyonun frekansı ν (dalga boyu λ), ışık filtrelerinin seçimi ile kontrol edilir. Deney, blokaj gerilimi U c'nin ışık hν frekansına bağımlılığının belirlenmesinden oluşur. Aşağıdaki gibi gerçekleştirilir:

Aydınlatıcıyı açın ve belirli bir bant genişliğine sahip bir filtre ayarlayın.

Güç kaynağını ve voltmetreyi açın.

Güç kaynağının voltajını kontrol ederek, bir mikro ampermetre ile ölçülen foto akımın bir voltmetre ile ölçülen geciktirme voltajına bağımlılığını ortadan kaldırın.

Diğer filtreler için benzer ölçümler yapın. Ölçüm sonuçlarını Tablo 1'e kaydedin.

tablo 1

Ölçüm sonuçlarının işlenmesi aşağıdaki gibidir:

Gelen ışığın frekansının çeşitli değerleri için foto akımın I geciktirme gerilimine U bağımlılığının grafiklerini çizin.

Elde edilen eğrileri U ekseni ile kesişmelerine göre tahmin ederek, kullanılan ışık frekansları için U c engelleme geriliminin değerlerini belirleyin (bkz. Şekil 3). Eğrileri tahmin ederken, fotoakımın küçük değerleri kullanılmamalıdır.

Şek. 3

Engelleme voltajını belirlemenin sonuçlarını Tablo 2'ye girin.

Tablo 2

Tablo kullanma. 2, blokaj gerilimi U z'nin ışık frekansına ν bağımlılığını çizmek için. Denklem (3)'e göre, blokaj voltajı lineer olarak ışık frekansına bağlıdır.

U c \u003d hν / c - A / e,

ve doğrunun eğiminin k eğimi h/e'ye eşittir. Bu, Planck sabitini formülle belirlememizi sağlar.

Düz çizginin eğiminin k katsayısı, oluşturulan bağımlılık U c (ν) kullanılarak belirlenir.

Bağımlılık grafiğini U c (ν) x ekseni ile kesişime göre ekstrapolasyon yaparak, blokaj voltajının kaybolduğu ν min frekansını belirleyin. Formül (4)'e göre elektronların iş fonksiyonunu belirleyin

DA iş fonksiyonunun ölçüm hatasını tahmin edin.

sınav soruları

Fotoelektrik etki nedir?

Yayılan fotoelektronların maksimum kinetik enerjisini ne belirler?

Fotoelektrik etkinin kırmızı sınırı nedir?

Kapanma gerilimi nasıl değerlendirilir?

Saveliev I.V. Genel fizik dersi. M.: Nauka, v.3, ch.2.

Sivukhin D.V. Genel fizik dersi. Atom ve nükleer fizik. 1. bölüm, M.: Nauka, bölüm 1.

O.E. Rodionova,
, Lyceum No. 34, Novokuznetsk, Kemerovo Bölgesi

"Fotoelektrik etkisi" konulu grafik görevler

Bu ders, sınava hazırlanırken konuyu tekrarlarken, pekiştirirken, genelleştirirken yapılabilir. Eğitim kurumunun koşullarına bağlı olarak, her öğrenci için bir multimedya dersi yapabilir veya ödevleri yazdırabilirsiniz. Bazı görevler bir bilgisayar kullanılarak gerçekleştirilebilir. Görevleri tamamlamadan önce fotoelektrik etki teorisini ve doğrusal ve ters ilişkilerin grafiklerini tekrarlamalısınız.

1. Şekil, engelleme voltajının bir grafiğini göstermektedir. sen h fotokatodun iki farklı malzemesi için ışıyan ışığın frekansı ν üzerinde. Bu bağımlılığın doğrusallığını doğrulayın.

Grafiklerin x ekseni ile kesişme noktalarının fiziksel anlamı nedir? Grafiklerin devamının y ekseni ile kesiştiği noktaların fiziksel anlamı nedir? Fotokatotlardan hangisi en yüksek iş fonksiyonuna sahiptir? Grafiklerin eğimleri neden aynı? ( Cevap. tga = o.) Bağımlılık grafiği nasıl görünürdü? senλ dalga boyundan h? İki değer için çizin ANCAK dışarı. ( Cevap. )

Grafik, x ekseni boyunca aşağı kaydırılmış bir hiperboldür (Şekil 2).

2. Lityum üzerindeki fotoelektrik etkiyi incelemek için ( ANCAK out = 2.5 eV) ultraviyole radyasyon kaynağı olarak bir cıva lambası kullanılır. Işık filtreleri yardımıyla, belirli dalga boylarındaki radyasyon, spektrumundan izole edilebilir. Tabloda verilen dalga boylarından, gelen ışığın karşılık gelen engelleme voltajını ve frekansını hesaplayın ve gelen ışığın frekansına karşı engelleme voltajını çizin, sen z (v) (1 petahertz = 1 PHz = 10 15 Hz. - Ed.)

Cevap. v, PHZ: 1.183; 0.958; 0.819; 0.688; 0.520;

sen h, V: 2.4; 1.5; 0.9; 0.35; 0.

Grafiği kullanarak Planck sabitini belirleyin ve değerini tablo ile karşılaştırın. Gelen ışığın dalga boyuna karşı engelleme voltajını çizin sen h (λ).

3. Fotosel, belirli bir frekans ve yoğunluktaki ışıkla aydınlatılır. Şek. Şekil 3, fotosel foto akımının gücünün kendisine uygulanan gerilime bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. Gelen ışığın yoğunluğu değiştirilmeden frekans arttırılırsa, grafik değişecektir. Şekilde gösterilenlerden hangisi dört, a–d grafikler bu grafikteki değişimi doğru bir şekilde yansıtıyor mu? (Orijinal grafik noktalı çizgilerle gösterilmiştir.)

Cevap. Doğru cevaba A diyoruz. Gelen ışığın yoğunluğu ( J) gelen fotonların toplam enerjisinin, düştükleri zaman aralığına ve yüzey alanına oranı ile belirlenir. Foton frekansı arttıkça, sabit bir radyasyon yoğunluğu, foton sayısında bir azalma anlamına gelir. Bu nedenle, kuantum verimi (fotoelektron sayısının aynı zaman aralığında gelen foton sayısına oranı) sabit kabul edilirse, artan n ile, ben biz. Ancak kuantum veriminin hem fotokatot malzemesinin özelliklerine hem de ν frekansına bağlı olduğu bilinmektedir. Bu yüzden okulda bu tür görevler vermeye değmez. - Ed.

4. Fotosel, belirli bir frekans ve yoğunluktaki ışıkla aydınlatılır. Şek. Şekil 3, fotosele uygulanan gerilime fotoakımın bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. Gelen ışığın yoğunluğu artarsa, grafik değişecektir. Şekildeki grafiklerden hangisi dört, a–d Bu grafik doğru mu? (Orijinal grafik noktalı çizgilerle gösterilmiştir.)

5. Şek. dört, b aynı elementin iki volt-amper karakteristiği gösterilmiştir. Bu özelliklere karşılık gelen fotoelektronların frekanslarını, ışık akılarını, maksimum kinetik enerjilerini karşılaştırın.

(Cevap:ν 1 \u003d ν 2, Ф 1 > Ф 2, E k1 = E k2 .)

6. Volt-amper özellikleri kaldırıldı vakum fotosel(Şek. 5). Birim zaman başına fotokatot üzerine düşen maksimum foton sayısı, aşağıdaki özelliklere karşılık gelir:

A) 1; B) 2; 3'TE; G) dört; E) Foton sayısına bağlı değildir.

7. Radyasyon frekansı 480 THz olan bir lazer ile metal bir plaka aydınlatılır. Darbe şeklinin zamana bağımlılığı, Şek. 6. Fotoelektrik etki her iki durumda da gözlenir. Fotoelektronların maksimum hızı ne zaman daha fazladır?

A) durumda 1 ;

B) durumda 2 ;

AT) her iki durumda da hız aynıdır;

D) Cevap vermek için iş fonksiyonunu bilmeniz gerekir.

8. Dört öğrenciden maksimum enerji grafiğinin genel bir görünümünü çizmeleri istendi. E fotoelektrik etkinin bir sonucu olarak plakadan yayılan elektronlara, gelen ışığın yoğunluğuna. Şekilde gösterilenlerden hangisi 7, a–d grafikler doğru yapılmış mı?

9. Şekildeki grafiklerden hangisi sekiz, a–d fotoelektronların maksimum hızının maddeye gelen fotonların enerjisine bağımlılığına karşılık gelir?

10. Şekildeki grafiklerden hangisi 9, a–d fotoelektronların maksimum kinetik enerjisinin gelen ışığın frekansına bağımlılığına karşılık gelir?

11. Sodyum için ışık frekansına karşı fotoelektron kinetik enerjisini çizin. Çalışma fonksiyonu 2.35 eV'dir.

12. Farklı çalışma fonksiyonlarına sahip fotokatotlar için fotoelektronların maksimum enerjisinin gelen fotonların enerjisine bağımlılığının bir grafiğini gösterin.

(Cevap. Bkz. on: ANCAKçıkış2 > ANCAKçıkış1.)

13. Şekildeki grafiklerden hangisi on bir, a–d Sabit aydınlatmada volt-amper karakteristiği doğru bir şekilde gösteriliyor mu?

14. Fotokatot ve anot arasında uygulanan voltajdan fotoakımı ölçmek için üç deney yapılmıştır (Şekil 12). Bu deneylerde fotokatodun metal plakası aynı frekansta monokromatik ışıkla aydınlatılmıştır. Şekilden hangisi. 13, a–d Bu deneylerin sonuçları doğru mu?

15. Aynı ışık kaynağı tarafından iki fotokatot aydınlatılır. Bu durumda, bir katot için foto akımın katot ile anot arasındaki voltaja (voltaj karakteristiği) bağımlılığı eğri ile gösterilir. 1 , diğeri için - bir eğri 2 (Şek. 14).

Hangi fotokatot en yüksek çalışma fonksiyonuna sahiptir? Cevabı gerekçelendirin.

16. Grafik (Şekil 15), bir metal plaka (fotokatot) 4 eV'lik bir foton enerjisiyle elektromanyetik radyasyonla aydınlatıldığında foto akımın uygulanan ters voltaja bağımlılığını göstermektedir. Bu metalin çalışma işlevi nedir?

A) 1.5 eV; B) 2.5 eV;

C) 3.5 eV; D) 5.5 eV.

17. Metal bir plakadan yayılan fotoelektronlar, bir elektrik alanı tarafından yavaşlatılır. Plaka aydınlatılır, foton enerjisi 3,2 eV'dir. Şek. Şekil 16, foto akımın blokaj gerilimine bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. Elektronların iş fonksiyonunu belirleyin.

A) 1.2 eV; B) 2 eV;

C) 3.2 eV; D) 4.4 eV.

18. Fotoelektronlar aydınlatılmış fotokatottan dışarı fırlar (çalışma fonksiyonu 2.5 eV). Şek. 17, geciktirici alan voltajına karşı fotoakım kuvvetinin bir grafiğidir. Katot üzerine gelen fotonların enerjisini belirleyin.

A) 1.5 eV; B) 2 eV;

C) 2.5 eV; D) 3 eV; D) 3.5 eV.

19. Şek. 18, maksimum kinetik enerjinin bağımlılığının bir grafiğini gösterir E vücudun yüzeyinde meydana gelen fotonların frekansı ν üzerinde k. Frekansı ν 1 olan bir fotonun enerjisi ve cismin yüzeyinden bir elektronun iş fonksiyonu nedir?

A) 1.5 eV; 2 eV; B) 2 eV; 3.5 eV;

C) 2 eV; 1.5 eV; G) 3.5 eV; 2 eV.

Edebiyat

1. Rymkevich A.P. Fizik ödevi. 10-11 derece. – M.: Bustard, 2005.
2. Stepanova G.N. Fizikte problemlerin toplanması. 10-11 derece. – M.: Aydınlanma, 2003.
3. Turchina I.V. ve diğerleri Okul çocukları ve üniversitelere girenler için 3800 görev. – M.: Bustard, 2000.
4. Orlov V.A., Khannanov N.K. KULLANIM, kontrol ölçüm malzemeleri-2002. – M.: Aydınlanma, 2003.
5. Gladysheva N.K. vb. Testler. Fizik-10-11. – M.: Bustard, 2003.