Fotoelektron spektroskopiyada qattiq moddalar Qattiq jismlar monoenergetik fotonlar bilan energiya bilan nurlantirilganda chiqariladigan elektronlarning kinetik energiyasi tahlil qilinadi.. Tegishli energiya tejash tenglamasi ko'rinishga ega.

Epol qayerda - umumiy energiya boshlang'ich holati; E - fotoelektronlarning kinetik energiyasi; - sathidan fotoelektronlarni chiqarishdan keyingi tizimning umumiy yakuniy energiyasi. Qaytish energiyasining hissasini e'tiborsiz qoldirish mumkin (8.5-masalaga qarang). Faqat eng engil atomlar uchun qiymat fotoelektron spektrlarining o'lchangan kengliklari bilan solishtirganda muhim ahamiyatga ega. Fotoelektronning bog'lanish energiyasi uni nol kinetik energiyada cheksizlikka o'tkazish uchun zarur bo'lgan energiya sifatida aniqlanadi. XPS o'lchovlarida mahalliy vakuum darajasiga nisbatan bir darajadagi elektronning bog'lanish energiyasi quyidagicha aniqlanadi.

(9.1) ni (9.2) ga almashtirish fotoelektrik effekt tenglamasiga olib keladi

Bog'lanish energiyalari shartli darajadan hisoblanadi. Gaz fazasidan fotoemissiyada bog'lanish energiyalari vakuum darajasiga qarab o'lchanadi. Qattiq jismlarni o'rganishda Fermi darajasi mos yozuvlar darajasi sifatida ishlatiladi.

Qattiq namunada spektrometr unga elektr kontakti orqali ulanadi. Metall namunalar uchun, paydo bo'lgan energiya darajalari shaklda ko'rsatilgan. 9.6. Namuna va spektrometr termodinamik muvozanatda bo'lgani uchun ularning elektrokimyoviy potentsiallari yoki Fermi darajalari tengdir. Namuna yuzasidan spektrometrga o'tayotganda, fotoelektron Fspeck spektrometrining ish funktsiyasi va namunaning ish funktsiyasi o'rtasidagi farqga teng potentsialni "his qiladi". Shunday qilib, namuna yuzasida elektronlarning kinetik energiyasi


Fermi darajasiga nisbatan bog'lanish energiyasi qayerda. E'tibor bering, bu ifoda ish funktsiyasini o'z ichiga olmaydi, lekin spektrometrning ish funktsiyasi kiritilgan.

Supero'tkazuvchi bo'lmagan namunalarni o'rganishda namunada zaryad to'planish ehtimoli va tarmoqli bo'shlig'idagi Fermi darajasining pozitsiyasining noaniqligi tufayli juda ehtiyot bo'lish kerak. Muammoni hal qilishning bir usuli - yupqa oltin plyonka (yoki boshqa metall) sepish.

namuna yuzasida va ma'lum foydalanish atom darajalari energiya shkalasini aniqlash uchun oltin. Yana bir usul - juda ko'rinadigan xususiyatlardan foydalanish elektron tuzilma, masalan, XPS spektrlaridan aniqlanishi mumkin bo'lgan valentlik zonasining qirrasi.

Keyinchalik, belgi mos yozuvlar darajasidan qat'i nazar, bog'lanish energiyasini bildiradi. Silitsidlar kabi metallar va metall birikmalarda Fermi darajasi eng ko'p ishlatiladi. Yarimo'tkazgichlar va dielektriklarda aniq belgilangan mos yozuvlar darajasi hech qachon topilmagan. Ushbu noaniqlik namunadagi zaryadning to'planishi bilan birga spektrlarni olishda ehtiyot bo'lish kerakligini ko'rsatadi.

13.3. Fotoelektrik effekt: to‘lqin va kvant nazariyalari

13.3.2. Eynshteyn tenglamasi uchun tashqi fotoelektr effekti

1905 yilda A. Eynshteyn fotoelektr effektini kvant pozitsiyalaridan tushuntirdi.

Tashqi fotoelektr effektining ko'rinish sxemasi shaklda ko'rsatilgan. 13.4:

Guruch. 13.4

  • energiya E g bo'lgan foton moddaga tushib, energiyaning bir qismini moddaning yuzasiga yaqin joylashgan elektronga o'tkazadi;
  • elektronni olib tashlash uchun energiya sarflanadi; ishlashga teng elektronning A moddadan chiqishi;
  • chiqarilgan elektron kinetik energiyaga ega T e max .

Fotoelektrik effekt hodisasi tasvirlangan Eynshteyn tenglamasi, bu fotoelektrik effekt uchun energiyaning saqlanish qonunining matematik ifodasidir:

E g \u003d A chiqish + T e max,

bu yerda E g - foton energiyasi; Ishdan tashqari funksiya; T e max - fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi.

Foton energiyasi E g formulalar bilan hisoblanadi:

E g = h n, E g = h c l,

bu yerda h - Plank doimiysi, h = 6,626 ⋅ 10 −34 J ⋅ s; n - foton chastotasi, n = c /l; l - fotonning to'lqin uzunligi; c - yorug'likning vakuumdagi tezligi, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 m/s.

Elektronlarning ish funktsiyasi moddadan A out - bu moddaning nurlanish xususiyatlaridan qat'i nazar, doimiy (mos yozuvlar) qiymati; u faqat moddaning turi va uning sirtining ishlov berish darajasi / tozaligi bilan belgilanadi.

Fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi T e max quyidagi formulalar bilan hisoblanadi:

T e max = m v max 2 2, T e max = | e | Biz,

bu yerda m elektron massasi, m = 9,1 ⋅ 10 −31 kg; v max - fotoelektronning maksimal tezligi; |e| - elektron zaryad moduli, |e | = 1,6 ⋅ 10 -19 S; U C - potentsial farqni kechiktirish.

Fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasining sirtga tushadigan nurlanish chastotasiga bog'liqligi grafigi shaklda ko'rsatilgan. 13.5 va sekinlashtiruvchi kuchlanishning belgilangan chastotaga bog'liqligi grafigi - shakl. 13.6.

Guruch. 13.5

Guruch. 13.6

Kvant nazariyasi fotoeffekt qonunlarini to'liq tushuntiradi:

1) sirtdan chiqarilgan fotoelektronlarning soni sirt tomonidan yutilgan fotonlar soniga proportsionaldir, ya'ni. radiatsiya intensivligi;

2) fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi yorug'lik chastotasiga chiziqli bog'liq (13.4-rasmga qarang):

T e max = h n − A chiqish,

bu erda T e max - maksimal energiya fotoelektronlar; h - Plank doimiysi, h = 6,626 ⋅ 10 −34 J ⋅ s; Ishdan tashqari funksiya; n - foton chastotasi;

3) fotonning energiyasi elektronni modda yuzasidan tortib olish uchun yetarli boʻlganda fotoeffekt boshlanadi (E g = A tashqariga); minimal energiya yorug'likning minimal chastotasiga to'g'ri keladi n 0, fotoelektr effektining "qizil chegarasi" deb ataladi (13.4-rasmga qarang);

4) foton energiyasining elektron tomonidan yutilishi deyarli bir zumda sodir bo'ladi, bu fotoelektr effektining inertsiyasini tushuntiradi.

Misol 7. Yonayotgan yorug'likning to'lqin uzunligi metall plastinka, 500 dan 420 nm gacha kamaydi. Agar fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi 2,50 marta ortganligi ma'lum bo'lsa, elektronning ish funktsiyasini aniqlang.

Yechim. O'rganish usullari o'zgarganda, moddadan elektronlarning ish funktsiyasi o'zgarmaydi:

A out = const.

Eynshteyn tenglamasini ikki marta yozamiz:

E g1 = A chiqish + T e 1,

bu yerda E g1 - foton energiyasi, E g1 = hc /l 1; h - Plank doimiysi, h = 6,63 ⋅ 10 −34 J ⋅ s; c - yorug'likning vakuumdagi tezligi, c = 3,00 ⋅ 10 8 m/s; T e 1 - birinchi holatda fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi;

  • to'lqin uzunligi l 2 bo'lgan yorug'lik -

E g2 = A chiqish + T e 2,

bu yerda E g2 foton energiyasi, E g2 = hc /l 2; T e 2 - ikkinchi holatda fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi.

Eynshteyn tenglamasidan biz maksimalni ifodalaymiz kinetik energiya fotoelektronlar:

  • to'lqin uzunligi l 1 bo'lgan yorug'lik uchun -

T e 1 = E g1 - A chiqish;

  • to'lqin uzunligi l 2 bo'lgan yorug'lik -

T e 2 = E g2 - A chiqish.

Vazifaga ko'ra

T e 2 \u003d 2,5 T e 1,

yoki T e 1 va T e 2 uchun ifodalarning aniq shaklini hisobga olgan holda:

E g2 - A chiqish = 2,5 (E g1 - A chiqish).

Bundan moddadan chiqadigan elektronlarning ish funksiyasini ifodalaymiz:

A chiqish \u003d 2,5 E g 1 - E g 2 1,5 \u003d 2,5 h c l 1 - h c l 2 1,5 \u003d h c (2,5 l 2 - l 1) 1,5 l 1 l 2.

Keling, hisoblab chiqamiz:

A chiqish = 6,63 ⋅ 10 − 34 ⋅ 3,00 ⋅ 10 8 (2,5 ⋅ 420 ⋅ 10 − 9 − 500 ⋅ 10 − 9)

3,47 ⋅ 10 − 19 J.

Ish funksiyasining olingan qiymatini jouldan elektronvoltga aylantiramiz:

A chiqish ≈ 3,47 ⋅ 10 - 19 1,6 ⋅ 10 - 19 = 2,17 eV.

Ushbu moddaning sirtidan elektronlarning ish funktsiyasi 2,17 eV ni tashkil qiladi.

Fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi yorug'lik chastotasining ortishi bilan chiziqli ravishda ortadi va yorug'lik intensivligiga bog'liq emas.

hn \u003d A chiqish + E k (maksimal)

Voqea sodir bo'lgan fotonning energiyasi moddadan elektronning ish funktsiyasini bartaraf etishga va elektronlarga kinetik energiya berishga sarflanadi.

Metalldan elektronlarning ish funktsiyasi elektronning modda yuzasidan ajralib chiqishi uchun bo'lishi kerak bo'lgan minimal energiyaga teng.

Tashqi va ichki fotoelektrik effekt mavjud.

1. Agar tushayotgan fotonning energiyasi ish funksiyasini yengish uchun yetarli bo‘lmasa, fotoelektr effekti mumkin emas, hn< А вых

2. Agar hn min \u003d Va tashqarida - fotoelektrik effektning chegarasi.

Fotoelektrik effektning qizil chegarasining chastotasi va to'lqin uzunligi:

n min \u003d A chiqish / hl max \u003d hc / A chiqish

KVANT FIZIKASI
Quanta Plankning fikricha, har qanday nurlanish (shu jumladan yorug'lik) alohida kvantlardan iborat. Natijada, nurlanish energiyasi har doim kvantlarning butun sonining energiyasiga teng bo'ladi. Biroq, individual kvantning energiyasi chastotaga bog'liq.
Kvant energiyasi yoki energiya kvanti — nurlanish chastotasi, J s — Plank doimiysi
Hududga mos keladigan radiatsiya kvantlari, chastotalar (yoki to'lqin uzunliklari). ko'rinadigan yorug'lik yorug'lik kvantlari deyiladi.
Energiya va massa o'rtasidagi bog'liqlik energiyaga mos keladigan massadir V, m/s - yorug'likning vakuumdagi tezligi
Foton Energiyani kvantlash radiatsiya zarrachalar oqimi ekanligini anglatadi. Bu zarralar fotonlar deb ataladi, ammo ular klassik fizika ma'nosida zarrachalar emas.
Foton massasi J s - Plank doimiysi, nurlanish chastotasi, nurlanishning to'lqin uzunligi, s - vakuumdagi yorug'lik tezligi.
Fotonlar doimo yorug'lik tezligida harakat qiladi; ular tinch holatda mavjud emas, ularning dam olish massasi nolga teng
foton impulsi
fotoelektrik effekt Yengil elektromagnit nurlanish ta'sirida moddaning elektronlar chiqarishi.
Fotoelektrik effekt qonunlari
I. tushayotgan yorugʻlikning belgilangan chastotasida vaqt birligida katoddan chiqadigan fotoelektronlarning soni yorugʻlik intensivligiga proporsional boʻladi (Stoletov qonuni).
II. Fotoelektronlarning maksimal boshlang‘ich tezligi (maksimal kinetik energiyasi) tushayotgan yorug‘lik intensivligiga bog‘liq emas, faqat uning chastotasi bilan aniqlanadi.
III. Har bir modda uchun fotoelektrik effektning qizil chegarasi mavjud, ya'ni. yorug'likning minimal chastotasi (moddaning kimyoviy tabiatiga va uning sirtining holatiga qarab), undan pastda fotoelektrik effekt mumkin emas.
To'rt o'quvchiga rasm chizish taklif qilindi umumiy shakl fotoelektr effekti natijasida plastinkadan chiqarilgan elektronlarning maksimal kinetik energiyasining intensivligi / tushayotgan yorug'lik bo'yicha grafigi. Qaysi chizma to'g'ri? Fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi tushayotgan yorug'likning intensivligiga bog'liq emas. Shunday qilib, 4) rasm to'g'ri bajarilgan.
Fotoelektrik effektni o'rganish sxemasi
Fotoelektrik effektning volt-amper xarakteristikasi Fotooqimga bog'liqlik I, yorug'lik ta'sirida chiqarilgan elektronlar oqimidan, kuchlanishdan hosil bo'lgan U elektrodlar orasida. - to'yinganlik fototoki.Bu qiymat bilan aniqlanadi u, bunda katod tomonidan chiqarilgan barcha elektronlar anodga etib boradi.
- ushlab turish kuchlanishi. At , elektronlarning hech biri, hatto katoddan chiqishda maksimal tezlikka ega bo'lsa ham, kechiktiruvchi maydonni engib, anodga etib bormaydi.
Uz qiymati tushayotgan yorug'lik oqimining intensivligiga bog'liq emas. Ehtiyotkorlik bilan o'tkazilgan o'lchovlar shuni ko'rsatdiki, blokirovka potentsiali yorug'lik chastotasi n ortishi bilan chiziqli ravishda oshadi. Bloklash potentsiali Uz ning tushayotgan yorug'likning n chastotasiga bog'liqligi
Fotoelement ma'lum chastota va intensivlikdagi yorug'lik bilan yoritiladi. Rasmda ushbu fotoelementdagi fototokning kuchining unga qo'llaniladigan kuchlanishga bog'liqligi grafigi ko'rsatilgan. Agar tushayotgan yorug'lik intensivligini o'zgartirmasdan chastota oshirilsa, grafik o'zgaradi. Quyidagi rasmlardan qaysi biri grafikdagi o‘zgarishlarni to‘g‘ri ko‘rsatadi? Doimiy intensivlikda fototokning kattaligi chastotaga bog'liq emas. Chastotani o'zgartirganda, blokirovkalash kuchlanishi o'zgaradi. 1-rasm ushbu shartlarga mos keladi.
Fotoelektrik effekt uchun Eynshteyn tenglamasi A elektronning ish funksiyasi.Tusib turgan fotonning energiyasi metalldan chiqib ketayotgan elektronning energiyasiga va chiqayotgan elektronga maksimal kinetik energiyani uzatishga sarflanadi.
Ushbu tenglama fotoelektr effektining kvant nazariyasi asosida olingan bo'lib, unga ko'ra chastotali yorug'lik paydo bo'ladi. v nafaqat chiqariladi, balki kosmosda tarqaladi va materiya tomonidan alohida qismlarda (kvanta) so'riladi, ularning energiyasi
Kaltsiy oksidi qatlami yorug'lik bilan nurlanadi va elektronlar chiqaradi. Rasmda tushgan yorug'lik chastotasiga qarab fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasining o'zgarishi grafigi ko'rsatilgan. Kaltsiy oksididan fotoelektronlarning ish funksiyasi qanday? Grafik bo'yicha biz topamiz: n = 1 10 15 Hz da E k = 3 10 -19 J Eynshteyn tenglamasidan A = hν - E k A= 6,6 10 - 34 1 10 15 - 3 10 -19 = 3,6 10 -19 J = = 3,6 10 -19 / 1,6 10 -19 = 2,25 eV
Grafikda metall plastinka (fotokatod) 4 eV energiyali nurlanish bilan yoritilganda fototokning qo'llaniladigan teskari kuchlanishga bog'liqligi ko'rsatilgan. Ushbu metall uchun qanday ish funktsiyasi mavjud? Fotooqim qachon to'xtaydi U h = 1,5 V. Demak, fotoelektronning maksimal kinetik energiyasi E k = 1,6·10 -19 C·1,5 V/1,6·10 -19 J = = 1,5 eV. Plastinka yuzasidan elektronning ish funksiyasi A= hν - E k = 4 - 1,5 = 2,5 eV
qizil chegara foto effekti
fotoelektr effekti hali ham mumkin bo'lgan tushayotgan yorug'likning maksimal to'lqin uzunligi (mos ravishda minimal chastota).
Ish funktsiyasi elektronvoltlarda ifodalanadi 1 eV = 1,6 10 -19 J


Qaysi grafik fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasiga bog'liqligiga mos keladi E fotoelektrik effekt paytida materiyaga tushgan fotonlarning chastotasi bo'yicha (rasmga qarang)? Fotoelektronlar tushayotgan fotonlar chastotasi fotoeffektning qizil chegarasidan oshib ketganda maksimal kinetik energiya oladi. Grafikda qizil chegara nuqtaga to'g'ri keladi LEKIN. Shuning uchun 3-jadval muammoning shartlariga mos keladi.
Yorug'lik odatda sirtga tushganda hosil bo'ladigan bosim - aks ettirish koeffitsienti; - vaqt birligida birlik yuzasiga tushgan barcha fotonlarning energiyasi.
Yorug'lik bosimini tushuntirish
kvant nazariyasiga asoslanadi Yorug'likning sirtdagi bosimi har bir foton sirt bilan to'qnashganda o'z impulsini unga o'tkazishi bilan bog'liq.
to'lqinlar nazariyasiga asoslanadi Yorug'likning sirtdagi bosimi Lorents kuchining ta'sir ostida tebranuvchi moddaning elektronlariga ta'siridan kelib chiqadi. elektr maydoni elektromagnit to'lqin.

Kaliy uchun qizil chegara fotoelektr effekti λ 0 = 0,62 mkm. Agar fotoelektronlarning maksimal tezligi bo'lsa, kaliy fotokatodiga tushayotgan yorug'lik to'lqin uzunligi qancha bo'ladi? v= 580 km/s? Javobingizni mikronlarda bering.

Yechim.

Voqea sodir bo'lgan fotonning energiyasi ish funktsiyasini engib o'tishga va fotoelektronning kinetik energiyasini oshirishga sarflanadi, bu erda fotoelektr effektining qizil chegarasiga mos keladigan chastota. Keyin tushayotgan yorug'likning to'lqin uzunligi

Javob: 0,42 mikron.

Javob: 0,42

Manba: Fizikadan yagona davlat imtihoni 05/05/2014. Erta to'lqin. Variant 3.

Metall plastinka nurlanadi monoxromatik yorug'lik, to'lqin uzunligi bu metall uchun fotoelektrik effektning qizil chegarasiga to'g'ri keladigan to'lqin uzunligining 2/3 qismidir. O'rganilayotgan metall uchun elektronlarning ish funktsiyasi 4 eV ga teng. Ushbu yorug'lik ta'sirida metall plastinkadan chiqarilgan fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasini aniqlang. Javobingizni elektronvoltda bering.

Yechim.

Javob: 2.

Javob: 2

Manba: StatGrad: Fizika bo'yicha diagnostika ishlari 03/12/2015 PHI10901 varianti.

Maksimal kinetik energiyasi shu metalldan olingan elektronlarning ish funksiyasining 25% ni tashkil etadigan metall plastinkadan fotoelektronlarni urib yuboradigan yorug'lik to'lqin uzunligi qancha? Ushbu metall uchun fotoelektr effektining qizil chegarasi 500 nm to'lqin uzunligiga to'g'ri keladi. Javobingizni eng yaqin butun songa yaxlitlangan nm da bering.

Yechim.

Fotoelektrik effektning qizil chegarasiga teng to'lqin uzunligida to'lqinning energiyasi metalldan qilingan ishga teng bo'ladi. Shuning uchun, qayerda

Javob: 400.

Javob: 400

Manba: StatGrad: Fizika bo'yicha diagnostika ishlari 03/12/2015 PHI10902 varianti.

Ruxsat etilgan nikel plastinka ustiga tushadi elektromagnit nurlanish, uning foton energiyasi 8 eV. Bunda fotoelektr effekti natijasida plastinkadan maksimal kinetik energiyasi 3 eV bo'lgan elektronlar uchib chiqib ketadi. Nikeldagi elektronlarning ish funksiyasi qanday? (Javobingizni elektronvoltda bering.)

Yechim.

Fotoelektrik effekt tenglamasi: foton energiyasi qayerda.

Formuladan ifodalaymiz

Javob: 5.

Javob: 5

Manba: StatGrad: Fizikadan tematik diagnostika ishlari 17.04.2015 PHI10704 varianti

Fotoelektrik effektning qizil chegarasiga to'g'ri keladigan to'lqin uzunligi bo'lgan foton havo pompalanadigan idishning metall plastinkasidan (katod) elektronni uradi. Elektron kuchning bir xil elektr maydoni bilan tezlashadi.Elektron bu sohada yo'lni bosib o'tib, qanday tezlikka tezlashadi? Relyativistik effektlar e'tiborga olinmaydi.

Yechim.

Fotoelektrik effekt uchun Eynshteyn tenglamasiga muvofiq, chiqarilgan elektronning dastlabki tezligi v 0 = 0.

Zarrachaning kinetik energiyasining o'zgarishini elektr maydonidan keladigan kuchning ishi bilan bog'liq formula:

Kuchning ishi maydon kuchiga va bosib o'tgan yo'lga bog'liq:

Javob:

Manba: StatGrad: Fizika bo'yicha mashq ishi 17/05/2015 PHI10801 varianti

Roman 19.06.2016 16:53

Salom.

Menimcha, darajalarda xatolik bor (javobda). Agar to'g'ri bo'lmasa, uzr.

Bu erda taxminan 3 * 10 ^ 5 ga teng bo'lgan natijani ko'rsatadigan raqamli hisob

http://imageshack.com/a/img922/2749/hfsxdi.jpg

Anton

Ushbu formulada xato bor: u 104 o'rniga bo'lishi kerak.

Lazerdan kelgan yorug'lik nuri metall plastinkaga yo'naltirilib, fotoelektrik effektni keltirib chiqardi. Intensivlik lazer nurlanishi uning chastotasini o'zgartirmasdan asta-sekin o'sib boradi. Buning natijasida vaqt birligida chiqarilgan fotoelektronlar soni va ularning maksimal kinetik energiyasi qanday o'zgaradi?

1) oshirish

2) pasayish

3) o'zgarmaydi

Har biri uchun tanlangan raqamlarni yozing jismoniy miqdor. Javobdagi raqamlar takrorlanishi mumkin.

Yechim.

Lazer nurlanishining intensivligi - vaqt birligida birlik maydonidan o'tgan fotonlar soni. Demak, intensivlik kuchayishi bilan fotonlar soni ortadi va fotoelektronlar soni ortadi. Fotoelektr effektining ikkinchi qonuniga ko'ra, fotoelektronlarning kinetik energiyasi materialning ish funktsiyasiga va foton energiyasiga bog'liq. Intensivlik ortishi bilan foton energiyasi o'zgarmaydi, ya'ni fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi o'zgarishsiz qoladi.

Javob: 13.

Javob: 13

Vakuumda ikkita kaltsiy elektrodlari mavjud bo'lib, ularga 4000 pF kondansatör ulangan. Katod uzoq vaqt davomida yorug'lik bilan yoritilsa, elektrodlar orasidagi boshida paydo bo'lgan fototok to'xtaydi va kondansatkichda 5,5 × 10-9 S zaryad paydo bo'ladi. Kaltsiy l 0 = 450 nm uchun fotoelektr effektining "qizil chegarasi". Katodni yorituvchi yorug'lik to'lqinining chastotasini aniqlang. Elektrod tizimining sig'imiga e'tibor bermang.

Yechim.

Fotoelektrik effekt uchun Eynshteyn tenglamasi: hν = A chiqib + E qayerga E k - fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi,

Fotooqim qachon to'xtaydi E k = EI, qayerda U- elektrodlar orasidagi kuchlanish yoki kondansatkichdagi kuchlanish.

Kondensator zaryadi q = CU.

Natijada biz quyidagilarni olamiz:

Javob:

Manba: USE-2016 ning fizika bo'yicha demo versiyasi.

λ λ 2 l 1. Fotokatoddan chiqarilgan elektronlarning maksimal kinetik energiyasi va fotokatod materialining ish funktsiyasi ikkinchi tajribada birinchisiga nisbatan qanday o'zgaradi?

Har bir qiymat uchun o'zgarishning tegishli xususiyatini aniqlang:

1) ortadi;

2) kamayadi;

3) o'zgarmaydi.

Har bir jismoniy miqdor uchun tanlangan raqamlarni jadvalga yozing. Javobdagi raqamlar takrorlanishi mumkin.

Yechim.

Fotoelektr effekt tenglamasiga ko'ra, so'rilgan fotonning energiyasi ish funktsiyasiga o'tadi va elektronga kinetik energiya beradi:

To'lqin uzunligining kamayishi tushayotgan nurlanish energiyasining oshishiga olib keladi, ya'ni fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi ortadi.

Ish funktsiyasi faqat fotokatod materialining xarakteristikasi bo'lib, tushayotgan fotonlarning to'lqin uzunligiga bog'liq emas.

Javob: 13.

Javob: 13

Manba: Fizikadan o'quv ishi 16/02/2017, variant PHI10303

Birinchi tajribada fotokatod to'lqin uzunligi bo'lgan yorug'lik bilan yoritiladi λ 1 va fotoelektr effekti kuzatiladi. Ikkinchi tajribada fotokatod to'lqin uzunligi bo'lgan yorug'lik bilan yoritiladi λ 2 > λ bitta. Fotokatoddan chiqarilgan elektronlarning maksimal kinetik energiyasi va fotokatod materialining ish funktsiyasi ikkinchi tajribada birinchisiga nisbatan qanday o'zgaradi?

Fotoelektrik effekt - suyuq va qattiq moddalardan yorug'lik ta'sirida elektronlarni tortib olish hodisasi.

2. Stoletov tajribasi tushunchasini aytib bering. Fototok va fotoelektronlar nima?

Ikki elektrod, katod va anod, vakuum trubasiga joylashtirildi va kuchlanish manbaiga ulandi. Katodli yoritgichsiz zanjirda oqim yo'q edi. Yoritilganda katoddan chiqarilgan elektronlar anodga tortiladi.

Fototok - yorug'lik ta'sirida zanjirda paydo bo'ladigan oqim, fotoelektronlar esa chiqarilgan elektronlardir.

3. Fotoeffektning uchta qonunini tuzing va fotoeffektning tok kuchlanish xarakteristikasini tushuntiring. Ko'proq yorug'lik intensivligi bilan qanday ko'rinadi?

Fotoelektrik effekt qonunlari:

1) to'yinganlik fototoki katodga tushadigan yorug'lik intensivligiga proportsionaldir.

2) fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi yorug'lik intensivligiga bog'liq emas va uning chastotasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

3) har bir modda uchun yorug'likning minimal chastotasi mavjud bo'lib, undan pastda fotoelektr effekti mumkin emas. U fotoelektr effektining qizil chegarasi deb ataladi.

Past kuchlanishlarda fotoelektronlarning faqat bir qismi anodga etib boradi. Potensial farq qanchalik katta bo'lsa, fotooqim shunchalik katta bo'ladi. Muayyan kuchlanish qiymatida u maksimal bo'ladi, u kuchlanish fototokimi deb ataladi. Yuqori yorug'lik intensivligi bilan to'yingan fototok yuqori bo'ladi va grafik yuqoriga ko'tariladi.

4. Eynshteynning fotoeffekt tenglamasini yozing va tushuntiring. Ish funktsiyasining qiymati nima?

Fotonning energiyasi kinetik energiyani chiqarilgan fotoelektronga etkazish va ish funktsiyasini bajarish uchun ishlatiladi. Ish funktsiyasi metalldan elektronni olib tashlash uchun bajarilishi kerak bo'lgan minimal ishdir. Qizil chegara foto effekti:

5. Fotoelektronlarning kinetik energiyasining yorug'lik chastotasiga bog'liqligi grafigini tushuntiring. Fotoelektr effektining qizil chegarasi qanday hisoblanadi?

Fotoelektronning kinetik energiyasi yorug'lik chastotasiga chiziqli bog'liq:

U har doim noldan katta va fotoelektrik effekt qizil chegara ostida sodir bo'lmaydi.