Толық ҰБТ тапсыру
Қазақша

iTest қолданбасын жүктеп алу

Мектеп емтихандарына ыңғайлырақ форматта дайындалыңыз

Фотоэффект

Конспект

Фотоэффект - жарықтың әсерінен заттан электрондардың ыршып шығу құбылысы (құбылысты 1887 жылы Г.Герц ашты, 1888 жылы А.Г.Столетов зерттеді).

 

Столетов тәжірибесі

(Қондырғы: суық катодты вакуумдық шам)

Катодқа жарық сәулесі түскенде одан электрондар ыршып шығады да тізбекте ток пайда болады (фототок деп аталады)

 

а)

\(q=\bar e\)

 

\( U_{min} \cdot \bar e = \frac{mv^2}2\)

 

I ток күшін нөлге дейін кеміту үшін анод пен катодтың арасына \(U_ж\) теріс потенциалдар айырымын түсіру керек. Оны тежеуші кернеу немесе жабушы потенциал деп атайды.

 

б) Жарық ағынының интенсивтілігін (Ф) \((ν−const) \) өзгертеміз

 

Фотоэффектінің І заңы

Қанығу тогы жарық ағынының интенсивтігіне тура пропорционал.

 

в) Сәуле шығарудың жиілігін (\(v\)) өзгертеміз \((Ф−const)\)

 

Фотоэффектінің ІІ заңы

Фотоэффектінің максимал кинетикалық энергиясы жарық жиілігіне пропорционал және оның интенсивтігіне тәуелді емес.

 

Фотоэффектінің қызыл шекарасы:

Жарықтың жиілігі белгілі бір минимал мәнімен кем болса, онда кезкелген затта фотоэффект бақалмайды

Фотоэффектінің теориясы:

1901 жылы М.Планк Планк гипотезасы: жарық жеке «порция» ‒ квант (фотон) түрінде жұтылады және шығарылады

 

Бір кванттың энергиясы: \(E=hv\)

\(ν\) ‒ жарықтың жиілігі

\(h\) ‒ Планк тұрақтысы

\(h = 6,63 \cdot 10 ^{-34} \ Дж \cdot с\)

Фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуі

 

\(h\nu = A_ш+\frac {m_ev^2}2\)

Бір фотонның энергиясы заттан электронды жұлып шығаруда атқарылатын жұмысқа және оған кинетикалық энергия беруге жұмсалады.

 

егер \(h\nu < A_ш \Rightarrow\) фотоэффект байқалмайды.

 

\(-A_ш = h\nu_0\Rightarrow\) \(\nu _0 = \frac{A_ш}h\)

‒ қызыл шекарадағы жиілік.

 

\(\lambda_0 = \frac c{\nu_0}\) ‒ толқын ұзындығы (қызыл шекара).



Сұрақтар
  1. \(U_T=3B\) потенциалдар айырымында толығымен тежелетін электрондарды жұлып шығаратын жарықтың жиілігі (Фотоэффект басталатын жиілік \(v_0=6\cdot10^{14}\)Гц,  \(h=6,63\cdot10^{-34}\) Дж·с,  \(e=1,6\cdot10^{-19}\) Кл)

  2. Толқын ұзындығы \(3\cdot10-7\) м жарық затқа түседі, ол зат үшін фотоэффектінің қызыл шегарасы \(4,3\cdot10^{14}\) Гц.  Фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы

    (\(h=6,63\cdot10^{-34}\) Дж·с, \(c=3\cdot10^8\) м/с)

  3. Толқын ұзындығы \(450\) нм сәуле әсерінен цинкте фотоэффект байқала ма? Цинктен электрондардың шығу жұмысы – А\(=4,2\) эВ

    \((h=4,136\cdot10^{-15}\) эВ·с, \(c=3\cdot10^8\) м/с\()\)

  4. Теріс зарядталған мырыш пластинка толқын ұзындығы \(300\) нм жарық сәулесімен жарықтанған. Мырыш үшін қызыл шегара – \(\lambda_0=332\) нм, мырыш пластинкасының потенциалын тап.

     \((h=4,136\cdot10^{-15}\) эВ·с, \(c=3\cdot10^8\) м/с, \(e=1,6\cdot10^{-19}\) Кл\()\)

  5. Калий үшін электрондардың шығу жұмысы \(3,62\cdot10^{-19}\) Дж. Калийге толқын ұзындығы \(4\cdot10^{-7}\) м жарық түссе, фотоэлектрондардың ең үлкен кинетикалық энергиясы

    \((h=6,62\cdot10^{-34}\) Дж·с, \(c=3\cdot10^8\) м/с\()\)

  6. Платинаның бетін толқын ұзындығы \(100\) нм жарықпен сәулелегенде одан бөлініп шығатын электрондардың максимал жылдамдығы қандай? 

    \(A = 5,3\) эВ, \(e = 1,6 \cdot 10^{-19}\) Кл, с \(= 3 \cdot 10^{8}\) м/с, һ \(= 6,62 \cdot 10^{-34}\) Дж⋅с, \(m_e\) \(= 9,1 \cdot 10^{-31}\) кг

  7. Вакуумдік фотоэлементке түскен жарықтың толқын ұзындығы \(\lambda_1\)\(= 600\) нм болғанда, фототок тежеуші кернеудің \(U_1\) мәнінде тоқталады. Толқын ұзындығын \(25\%\)-ға арттырғанда, тежеуші кернеу \(\Delta\)\( U = 0,4 B\)-қа кемиді. Осы мәліметтер бойынша Планк тұрақтысын анықта.

  8. Сутек атомының үшінші энергетикалық күйден екіншіге өткенде шығаратын сәулесінің толқын ұзындығы екінші энергетикалық күйден біріншіге өтуін қамтамасыз ететін толқын ұзындығынан неше есе артық болатынын анықта.

  9. Толқын ұзындығы \(100\) Нм ультракүлгін сәулемен вольфрам катодтан жұлып шығарылған электрондар тізбекте ток тудырмауы үшін қандай жапқыш кернеу беру керек? Шығу жұмысы: A \(= 7,2\cdot10^{-19}\) Дж, \(e = 1,6\cdot10^{-19}\) Кл, \(h= 6,62\cdot10^{-34}\)  Дж·с.

  10. Фотокатодта жұтылатын фотонның энергиясы \(– 5\) эВ. Электронның катодтан шығу жұмысы \( – 2\) эВ. Фототокты тоқтата алатын жапқыш потенциалдар айырмасы

     [\(1\) эВ \(= 1,6\cdot10\)\(^{-19}\) Дж, \(e = 1,6\cdot10^{-19}\) Кл]
     

  11. Жолаушылар пойызы \(0,2\) м/с\(^2\) үдеумен қозғалып келіп тежегішті іске қосады. Егер пойыздың қозғалыс жылдамдығы \(72\) км/сағ болса, онда тежегішті вокзалдан қандай қашықтықта іске қоса бастау керек?

     

  12. Жарықтың әсерінен заттан электрондарды ыршытып шығару құбылысы

  13. \(600\) нм толқын ұзындығы бар фотонның энергиясын анықта. Жарық жылдамдығы \(– 3\cdot10^8\) м/с, планк тұрақтысы \(– 6,62\cdot10^{-34}\)Дж·с

     

  14. Платина бетінен фотоэффект құбылысы байқалғанда электронды ұстап қалушы потенциал \(0,8\) В шамасына тең болады. Фотоэффект тудыратын сәуленің толқын ұзындығын және фотоэффектінің қызыл шегарасын тап.

     \((h= 6,63\cdot10^{-34}\) Дж·с, c \(= 3\cdot10^8\) м/с, \(А_ш\)\(= 5,3\) эВ, \(e= 1,6 \cdot10^{-19}\)Кл, \(1\) эВ \(= 1,6\cdot10^{-19}\) Кл\()\)

  15. Күміс бетіне жарық әсер еткенде бөлініп шығатын электрондарды тоқтату үшін \(3\) В-ке тең бөгеуші кернеу пайдаланылады. Осы жағдайда жарық толқынның ұзындығы қандай болуы керек?

    \((h = 6,62\cdot10^{-34}\)Дж·с, \(A_ш\)\(= 7,58\cdot10^{-19}\)Дж , с \(= 3\cdot10^8\) м/с, е \(= 1,6\cdot 10^{-19}\) Кл\()\)

     

  16. Қуаты \(0,1\) Вт жарық шоғын шығаратын лазер \(5\cdot10^{-7}\; \)м толқын ұзындығында жұмыс істейді. \(1\) с ішінде лазер қанша фотон санын шығарады?

    \(h= 6.62\cdot10^{-34}\) Дж·с

  17. \(100{\circ}\;C\) температурадағы гелий атомының орташа кинетикалық энергиясы кванттың энергиясына тең болған кезде кванттың толқын ұзындығы неге тең болады?

    \(h= 6.62\cdot10^{-34}\) Дж·с,c \(= 3\cdot10^8\) м/с,k \( = 1,38\cdot10^{-23}\) Дж/К

    \( \)

  18. Энергиясы \(4,1\) В потенциалдар айырымынан ұшып өткен электронның энергиясындай болатын сәуленің толқын ұзындығын тап.

    \(e = 1.6\cdot10^{-19}\)Кл \(h=6.62\cdot10^{-34}\)Дж \(\cdotс, \;c = 3\cdot10^8\) м/с

  19. Рентген сәулесінің толқын ұзындығы комптондық сейілуден кейін \(4 \cdot 10^{-12}\) м-ден \(4,5 \cdot 10^{-12}\) м-ге  дейін көбейді. Электронның берген энергиясын тап.

    \(h=6,62 \cdot 10^{-34}\) Дж ⋅ с, \(c = 3 \cdot 10^8\) м/с

  20. Мырыш пластинаға толқын ұзындығы \(220\) нм монохромат жарық түседі. Мырыш үшін шығу жұмысы – \(4\) эВ. Фотоэлектрондардың максимал жылдамдығы қанша?

    (m\(= 9,1 \cdot 10^{-31}\) кг , h\( = 6,62 \cdot 10^{-34}\) Дж ⋅ с ,c \(= 3 \cdot 10^8\) м/с , \(1\) эВ = \(1,6 \cdot 10^{-19}\) Кл)

  21. \(700\) нм толқын ұзындығы бар фотонның энергиясын анықта. Жарық жылдамдығы – \(3 \cdot 10^8\) м/с, планк тұрақтысы – \(6,62 \cdot 10^{-34}\) Дж ⋅ с.

  22. Платинаның бетін толқын ұзындығы \(200\) нм жарықпен сәулелегенде одан бөлініп шығатын электрондардың максимал жылдамдығы

    (\(m = 9,1 \cdot 10^{-31}\) кг, \(A = 5,3\) эВ, \(h = 6,62 \cdot 10^{-34}\) Дж ⋅ с, \(c = 3 \cdot 10^8\) м/с)

  23. Шығу жұмысы \(2\) эВ-қа тең калий үшін фотоэффектінің қызыл шегарасын анықта

    (\(1\) эВ = \(1,6\cdot10^{-19}\) Дж)

  24. \(50\) кВ кернеумен жұмыс істейтін рентген түтікшесінің тұтынатын тогы – \(2\) мА, ол \(1 \) с ішінде \( 5⋅10^{13}\) фотон шығарады. Сәуле шығару толқын ұзындығын \(0,1\) нм-ге тең деп есептегенде, түтікшенің ПӘК-і

    (\(h= 6,62⋅10^{-34}\) Дж ⋅ с, c \( = 3⋅10^8\) м/с)

Қате туралы хабарландыру