Тема: «Квантовая физика»

Основные вопросы: Гипотеза М. Планка о квантах. Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Корпускулярно-волновой дуализм. Дифракция электронов

Задания:

1. Внеш­ний фо­то­эф­фект — это яв­ле­ние

1) по­чер­не­ния фо­то­эмуль­сии под дей­стви­ем света

2) вы­ры­ва­ния элек­тро­нов с по­верх­но­сти ве­ще­ства под дей­стви­ем света
3) све­че­ния не­ко­то­рых ве­ществ в тем­но­те
4) из­лу­че­ния на­гре­то­го твер­до­го тела

2. Как изменится минимальная частота света, при которой возникает внешний фотоэффект, если пластинке сообщить отрицательный заряд?

1) не изменится 2) увеличится 3) уменьшится

4) увеличится или уменьшится в зависимости от рода вещества

3. Для явления фотоэффекта важную роль играет работа выхода электрона из металла. Как ее можно изменить?

1) изменить длину волны 2) изменить энергию волны

3) изменить угол падения света на металл 4) сменить освещаемый металл

4. Поверхность металла освещают светом, длина волны которого меньше длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта для данного вещества. При увеличении интенсивности света

1)фотоэффект не будет происходить при любой интенсивности света

2) будет увеличиваться количество фотоэлектронов

3) будет увеличиваться энергия фотоэлектронов

4) будет увеличиваться как энергия, так и количество фотоэлектронов

5. Кинетическая энергия электронов, выбиваемых из металла при фотоэффекте, не зависит от

А. частоты падающего света. Б. интенсивности падающего света

В. площади освещаемой поверхности

Какие утверждения правильны?

1) Б и В 2) А и Б 3) А и В 4) Б и В

6. При фотоэффекте работа выхода электрона из металла (красная граница фотоэффекта) не зависит от

А. частоты падающего света. Б. интенсивности падающего света

В. химического состава металла.

Какие утверждения правильны?

1)А, Б и В 2) Б и В 3) А и Б 4) А и В

7. При фотоэффекте число электронов, выбиваемых из металла за единицу времени, не зависит от

А. частоты падающего света. Б. интенсивности падающего света

В. работы выхода электронов из металла.

Какие утверждения правильны?

1) Аи В 2) А,Б,В 3) Б и В 4) А и Б

8. В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,5 эВ и стали освещать ее светом частоты 3·10¹⁵ Гц. Затем частоту падающей на пластину световой волны увеличили в 2 раза, оставив неизменной интенсивность светового пучка. В результате этого максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

1)не изменилась, т.к. фотоэлектронов не будет

2) увеличилась более чем в 2 раза 3)увеличилась в 2 раза

4)увеличилась менее чем в 2 раза

9. Какой график соответствует зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов Е от частоты падающих на вещество фотонов при фотоэффекте (см. рисунок)?

10. Четырёх учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости фототока насыщения I ₀ от интенсивности J падающего света. Какой из приведённых рисунков выполнен правильно?

1) 2) 3) 4)

11. Четырех учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости максимальной кинетической энергии электронов, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от интенсивности Iпадающего света. Какой рисунок выполнен правильно?

1) 2) 3) 4)

12. Ме­тал­ли­че­скую пла­сти­ну осве­ща­ли мо­но­хро­ма­ти­че­ским све­том с дли­ной волны 500 нм. Что про­изой­дет с ча­сто­той па­да­ю­ще­го света, им­пуль­сом фо­то­нов и ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей вы­ле­та­ю­щих элек­тро­нов при осве­ще­нии этой пла­сти­ны мо­но­хро­ма­ти­че­ским све­том с дли­ной волны 700 нм оди­на­ко­вой ин­тен­сив­но­сти? Фо­то­эф­фект на­блю­да­ет­ся в обоих слу­ча­ях. К каж­до­му эле­мен­ту пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щий эле­мент из вто­ро­го и вне­си­те в стро­ку от­ве­тов вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

13. Квант света вы­би­ва­ет элек­трон из ме­тал­ла. Как из­ме­нят­ся при уве­ли­че­нии энер­гии фо­то­на в этом опыте сле­ду­ю­щие три ве­ли­чи­ны: ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­на из ме­тал­ла, мак­си­маль­ная воз­мож­ная ско­рость фо­то­элек­тро­на, его мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия? Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1) уве­ли­чит­ся; 2) умень­шит­ся; 3) не из­ме­нит­ся.

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры для каж­дой фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны. Цифры в от­ве­те могут по­вто­рять­ся.

14. При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент поочерёдно освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только фиолетовый свет, а во второй – пропускающий только зелёный. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменились частота падающей световой волны и запирающее напряжение при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется

15. Во сколько раз энергия фотона с длиной волны 550 нм больше средней кинетической энергии поступательного движения молекул кислорода при температуре 290 К?

16. Сколько фотонов попадает за 1 с в глаз человека, если глаз воспринимает свет с длиной волны 500 нм при мощности светового потока 2·10^-17 Вт?

17. На сколько градусов нагреется за 1 с капля воды массой 0,2 г, если она ежесекундно поглощает 10¹⁰ фотонов с длиной волны 750 нм. Потерями энергии пренебречь.

18. Найти абсолютный показатель преломления среды, в которой свет с энергией фотона 4,4·10^-19 Дж имеет длину волны 300 нм.

19. Определите частоту фотона, импульс которого в 1,5 раза меньше импульса электрона, движущегося со скоростью 150 км/с.

20. Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между фи­зи­че­ски­ми ве­ли­чи­на­ми и фор­му­ла­ми, по ко­то­рым их можно рас­счи­тать ( — ча­сто­та фо­то­на, h— по­сто­ян­ная План­ка, р — им­пульс фо­то­на). К каж­дой по­зи­ции пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щую по­зи­цию вто­ро­го и за­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВИЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
А) длина волны фотона Б) импульс фотонов В) энергия фотона	1) 2) 3) h· 4)
	А	Б	В

21. В таблице приведены значения максимальной кинетической энергии E_max фотоэлектронов при облучении фотокатода монохроматическим светом с длиной волны λ.

Чему равна работа выхода А _вых фотоэлектронов с поверхности фотокатода?

22. На металлическую пластинку падает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого равна 8эВ. Работа выхода электронов из металла равна 5эВ. Чему равна максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта?

23. Работа выхода электронов для исследуемого металла равна 3эВ. Чему равна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетевших с поверхности металлической пластинки под действием света, длина волны которого составляет 2/3 длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта для этого металла?

24. На металлическую пластинку падает электромагнитное излучение, выбивающее электроны из пластинки. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта, составляет 6 эВ, а энергия падающих фотонов в 3 раза больше работы выхода из металла. Чему равна работа выхода электронов из металла?

25. Кальциевый фотокатод (4,42·10^-19 Дж - работа выхода) освещается светом с частотой 10¹⁵Гц. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 0,83 мТл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Чему равен максимальный радиус окружности, по которой движутся электроны?

26. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор. При длительном освещении катода светом с частотой 10¹⁵Гц фототок, возникающий вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд 11нКл. Работа выхода электронов из кальция 4,42·10^-19 Дж. Определите емкость конденсатора.

27. Если поочередно освещать поверхность металла излучениями с длинами волн 350 нм и 540 нм, то максимальная скорость фотоэлектронов будет отличаться в 2 раза. Определите работу выхода для этого металла.

28. Фотоэлектроны, выбитые рассеянным светом частоты 6,7 ·10¹⁴ Гц из металла с работой выхода 1,89 эВ, попадает в однородное электрическое поле. Какова напряженность поля, если длина пути у фотоэлектронов, чья начальная скорость максимальна и направлена вдоль силовых линий поля, составляет 8,75 мм?

29 Элек­тро­ны, вы­ле­тев­шие в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии оси ОХ под дей­стви­ем света с ка­то­да фо­то­эле­мен­та, по­па­да­ют в элек­три­че­ское и маг­нит­ное поля (см. ри­су­нок). Какой долж­на быть ра­бо­та вы­хо­да A с по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да, чтобы в мо­мент по­па­да­ния самых быст­рых элек­тро­нов в об­ласть полей дей­ству­ю­щая на них сила была на­прав­ле­на вдоль оси OY в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии? Ча­сто­та света 6,5 10¹⁴ Гц, на­пряжённость элек­три­че­ско­го поля 300 В/м, ин­дук­ция маг­нит­но­го поля 1 мТл.

30. Электромагнитное излучение с длиной волны 330 нм используется для нагревания воды массой 1 кг. Сколько фотонов излучает источник за 1 с, если за 700 с вода нагревается на 10 ⁰С. Считаем, что излучение полностью поглощается водой.

31. Металлическая пластинка облучается монохроматическим светом мощностью 80 Вт, который испускает 2·10²⁰ фотонов ежесекундно. Определите красную границу фотоэффекта для данного металла, если запирающее напряжение равно 1,2 В.