Фотоэффект. Фотоэффектіні қолдану

Ереже: Бірфотондық сыртқы фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуі hν = A + Kmax. Электронды босатуға A энергия жұмсалып, ең үлкен қалған бөлігі кинетикалық энергияға айналады.

Қолдану: Фотон энергиясы 4,7 эВ, ал шығу жұмысы 2,2 эВ. Сондықтан Kmax = 4,7 − 2,2 = 2,5 эВ. Екі шама да эВ-пен берілгендіктен, джоульге айналдыру қажет емес.

Қате нұсқалар: A) Бұл берілген шығу жұмысы, ал қалған кинетикалық энергия 4,7 − 2,2 арқылы табылады.

B) Фотон энергиясы шығу жұмысынан артық болғандықтан электронның ең үлкен энергиясы оң болады.

C) Шығу жұмысы электронды босатуға жұмсалады; оны фотон энергиясына қосуға болмайды.

E) Бұл фотонның толық энергиясы; оның 2,2 эВ бөлігі электронды металдан шығаруға кетеді. Ишара: Энергия балансын жаз: түскен энергиядан электронды босатуға кеткен бөлікті алып таста.

Ереже: Бірфотондық сыртқы фотоэффектте бір фотон бір электронға энергия береді. hν < A болса, әлсіз сәуле режимінде сыртқа электрон шығаруға энергия жетпейді.

Қолдану: E = hc/λ = 1240/500 = 2,48 эВ. Бұл 3,1 эВ-тан 0,62 эВ аз; Kmax үшін теріс нәтиже физикалық теріс кинетикалық энергия емес, фотоэмиссияның болмауын білдіреді.

Қате нұсқалар: A) Бұл фотонның энергиясы нөл емес; ол тек берілген металдан электрон шығаруға жеткіліксіз.

B) 2,48 эВ — фотон энергиясы; электронды шығару жұмысы бұдан үлкен, сондықтан оны толық кинетикалық энергия деп алуға болмайды.

C) 3,1 − 2,48 оң айырмасын алу энергия тапшылығын электрон энергиясына айналдырмайды.

E) Фотоэффект көрінетіндігімен емес, фотон энергиясы мен нақты беттің шығу жұмысының салыстыруымен анықталады. Ишара: Алдымен бір фотон энергиясын тап та, оны шығу жұмысымен салыстыр.

Ереже: Қызыл шекарада фотон энергиясы шығу жұмысына тең: hc/λmax = A. Сондықтан λmax = hc/A; бұдан ұзын толқынның бір фотоны жеткілікті энергия бермейді.

Қолдану: λmax = (1240 эВ·нм)/(2,0 эВ) = 620 нм. Кері тексергенде 1240/620 = 2,0 эВ, яғни шекті фотон энергиясы шығу жұмысына дәл тең.

Қате нұсқалар: B) Бұл энергиясы 4,0 эВ фотонға сәйкес; қызыл шекарада фотон энергиясы 2,0 эВ болуы керек.

C) Шығу жұмысының эВ-пен сандық мәнін толқын ұзындығы ретінде алу шамаларды шатастырады.

D) 1240 саны hc көбейтіндісіне тиесілі; шығу жұмысының 2,0 эВ мәніне бөлу ұмытылған.

E) hc-ті шығу жұмысына көбейту λmax = hc/A қатынасына қайшы; өлшемі де ұзындық болмайды. Ишара: Шекарада электронның ең үлкен кинетикалық энергиясын нөлге теңестір.

Ереже: Ең жылдам электронды тоқтату үшін электр өрісінің тежеуші жұмысы оның бастапқы кинетикалық энергиясына тең болуы керек: |e|Uб = Kmax.

Қолдану: Uб = (3,2·10⁻¹⁹ Дж)/(1,6·10⁻¹⁹ Кл) = 2,0 В. Модуль сұралғандықтан оң сан алынады; нақты электрод кернеуінің таңбасы қосылу бағытына тәуелді.

Қате нұсқалар: A) Бұл |e|/Kmax кері қатынасынан алынған; кернеу энергияның зарядқа қатынасына тең.

B) Фотоэлектрондардың бастапқы кинетикалық энергиясы оң болғандықтан оларды тежеу үшін нөлден үлкен бөгеуші кернеу қажет.

C) Энергия мен зарядты көбейту потенциалдар айырымын бермейді; Kmax = |e|Uб.

D) Джоульдегі коэффициентті вольт деп алу электрон зарядына бөлуді ескермейді. Ишара: Бөгеуші кернеуді табуда электрон зарядының модулін қолдан.

Ереже: Қанығу тогы секундта шығарылып жиналған электрондар санына тәуелді. Бөгеуші кернеу ең жылдам электрон энергиясымен, яғни hν − A шамасымен анықталады.

Қолдану: Қарқындылық екі еселенсе, сол жиіліктегі фотон ағыны және тұрақты шығымда электрон ағыны екі еселенеді. Ал hν мен A өзгермейді, сондықтан Kmax және Uб бұрынғыдай қалады.

Қате нұсқалар: A) Бөгеуші кернеу Kmax/|e|-ге тең; берілген тұрақты жиілік пен шығу жұмысында ол кемімейді.

C) Қарқындылық фотон санын арттырады, бірақ жиілік тұрақты болса электрондардың Kmax мәнін арттырмайды.

D) Кванттық шығым тұрақты кезде фотон ағынының артуы электрон ағынын кемітпейді.

E) Бұл фотон саны мен жеке квант энергиясының рөлдерін алмастырады. Ишара: Электрондардың саны мен олардың ең үлкен энергиясын екі бөлек шама ретінде талда.