ЗАДАНИЕ №6 «Квантовая оптика»

Указания к решению задач

1. Прочитать внимательно условие задачи. Ввести буквенные обозначения величин (если их нет в условии) и сделать краткую запись условия.
2. Выразить все заданные величины в единицах СИ.
3. Проанализировать условие задачи; учесть при этом, что в нём нет лишних слов и вся информация должна быть использована. Установить, какие физические явления и законы лежат в основе содержания данной задачи.
4. Сделать рисунок (схему), поясняющий содержание задачи, с обозначением на нём данных величин.
5. Решить задачу в общем виде, т.е. получить расчётную формулу в виде уравнения или системы уравнений, включающих в себя как заданные, так и искомые величины. Заметим, что часть величин может отсутствовать в условии – это либо табличные данные, либо величины, которые в процессе решения сокращаются. После составления системы уравнений задачу можно считать физически решённой.
6. Записав общее уравнение, подставить в окончательную формулу числовые значения величин и вычислить искомую физическую величину.
7. Проверить правильность размерности найденной физической величины и понимание реальности полученного результата.

ЗАДАНИЕ №6 «Квантовая оптика»

Номер варианта	Номера задач

 

1. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, длина волны которого 600 нм? 400 нм? Ответ обосновать.

2. Красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 275 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, длина волны которого 270 нм? 300 нм? Ответ обосновать.

3. Красная граница фотоэффекта для калия равна 4*10¹⁵ Гц. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, частота которого 3*10¹⁵ Гц? 5*10¹⁵ Гц. Ответ обосновать.

4. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 5*10¹⁵ Гц. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, частота которого 3*10¹⁵ Гц? 6*10¹⁵ Гц. Ответ обосновать.

5. Красная граница фотоэффекта для цинка составляет 310 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, длина волны которого 350 нм? 300 нм? Ответ обосновать.

6. Красная граница фотоэффекта фотокатода 450 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, длина волны которого 600 нм? 400 нм? Ответ обосновать.

7. Красная граница фотоэффекта для никеля 0,257 мкм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, длина волны которого 300 нм? 250 нм? Ответ обосновать.

8. Красная граница фотоэффекта для платины равна 196 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении её светом, длина волны которого 200 нм? 180 нм? Ответ обосновать.

9. Красная граница фотоэффекта для цезия равна 660 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, длина волны которого 600 нм? 700 нм? Ответ обосновать.

10. Красная граница фотоэффекта для меди равна 282 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении её светом, длина волны которого 280 нм? 300 нм? Ответ обосновать.

11. Красная граница фотоэффекта для натрия равна 540 нм. Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении его светом, длина волны которого 500 нм? 600 нм? Ответ обосновать.

12. Возникнет ли фотоэффект в литии под действием излучения с длиной волны 450 нм? Красная граница фотоэффекта для лития 0,58*10¹⁵ Гц.

13. Возникнет ли фотоэффект из железа под действием излучения с длиной волны 300 нм? Красная граница фотоэффекта для железа 1,04*10¹⁵ Гц.

14. Цезий освещается светом с частотой 7,5*10¹⁴ Гц. Возникнет ли фотоэффект? Красная граница фотоэффекта для цезия равна 660 нм.

15. Калий освещается светом с длиной волны 5*10^-7 м. Возникнет ли фотоэффект? Красная граница фотоэффекта для калия равна 4*10¹⁵ Гц.

16. Работа выхода электронов из калия равна 3,55·10^-19 Дж. Определите длину волны красной границы фотоэффекта.

17. Красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 275 нм. Определить работу выхода электронов (в эВ).

18. Красная граница фотоэффекта для калия равна 4*10¹⁵ Гц. Определить работу выхода электронов (в эВ).

19. Красная граница фотоэффекта для платины равна 196 нм. Определить работу выхода электронов (в эВ).

20. Красная граница фотоэффекта для цинка составляет 310 нм. Определить работу выхода электронов (в эВ).

21. Красная граница фотоэффекта для никеля 0,257 мкм. Определить работу выхода электронов (в эВ).

22. Красная граница фотоэффекта для платины равна 196 нм. Определить работу выхода электронов (в эВ).

23. Работа выхода электрона из металла составляет 4,28эВ. Найти граничную длину волны фотоэффекта.

24. Определить красную границу фотоэффекта для металла с работой выхода 2,2 эВ.

25. Определить красную границу фотоэффекта для серебра с работой выхода 4,7 эВ.

26. Определить красную границу фотоэффекта для алюминия с работой выхода 4,2 эВ.

27. Определить красную границу фотоэффекта для золота с работой выхода 4,8 эВ.

28. Определить красную границу фотоэффекта для меди с работой выхода 4,46 эВ.

29. Определить красную границу фотоэффекта для титана с работой выхода 3,92 эВ.

30. Определить красную границу фотоэффекта для вольфрама с работой выхода 4,5 эВ.

31. Определить энергию, массу и импульс фотона с длиной волны 0,016×10^–10 м.

32. Определить энергию, массу и импульс фотона с длиной волны 600 нм.

33. Определить энергию, массу и импульс фотона с длиной волны 550 нм.

34. Определить энергию, массу и импульс фотона с длиной волны 0,76 мкм.

35. Определить энергию, массу и импульс фотона с длиной волны 0,38 мкм.

36. Определить энергию, массу и импульс фотона с длиной волны 0,58 мкм.

37. Определить энергию, массу и импульс фотона с частотой 3*10¹⁵ Гц.

38. Определить энергию, массу и импульс фотона с частотой 5*10¹⁵ Гц.

39. Определить энергию, массу и импульс фотона с частотой 8*10¹⁵ Гц.

40. Определить энергию, массу и импульс фотона красного излучения, длина волны которого 720 нм.

41. Чему равна энергия, импульс и масса фотона красного света, имеющего в вакууме длину волны 0,72 мкм?

42. Каким импульсом, энергией и массой обладает фотон излучения с частотой 5 • 10¹⁴ Гц?

43. Определите импульс и энергию фотона излучения с длиной волны 600 нм. Какова масса этого фотона?

44. Определить энергию, массу и импульс фотона рентгеновских лучей (λ = 25 пм).

45. Найдите энергию, массу и импульс фотона, если соответствующая ему длина волны равна 2 пм.

46. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равны импульсу фотона с длиной волны равной 500 нм?

47. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его энергия была равна энергии фотона с длиной волны равной 520 нм?

48. С какой скоростью должен двигаться протон, чтобы его импульс был равны импульсу фотона с длиной волны равной 400 нм?

49. С какой скоростью должен двигаться протон, чтобы его энергия была равна энергии фотона с длиной волны равной 520 нм?

50. Найдите массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при температуре 20 °С. Скорость молекулы считайте равной средней квадратичной скорости.

51. Найдите массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы кислорода при температуре 7 °С. Скорость молекулы считайте равной средней квадратичной скорости.

52. Найдите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при температуре 20 °С. Скорость молекулы считайте равной средней квадратичной скорости.

53. Найдите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу молекулы кислорода при температуре 7 °С. Скорость молекулы считайте равной средней квадратичной скорости.

54. Найдите массу фотона, импульс которого равен импульсу атома гелия при температуре 7 °С. Скорость атома считайте равной средней квадратичной скорости.

55. Найдите дину волны фотона, импульс которого равен импульсу атома гелия при температуре 7 °С. Скорость атома считайте равной средней квадратичной скорости.

56. Найти длину волны фотона, масса которого равна массе покоя электрона.

57. Найти импульс фотона, масса которого равна массе покоя электрона.

58. Найти длину волны фотона, масса которого равна массе покоя протона.

59. Найти импульс фотона, масса которого равна массе покоя электрона.

60. Найти длину волны фотона, масса которого равна массе покоя нейтрона.

61. Красная граница фотоэффекта для цинка 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на цинк падает свет с длиной волны 200нм.

62. На металл с работой выхода 2,4эВ падает свет с длиной волны 200нм. Определить задерживающую разность потенциалов.

63. На металл падает свет с длиной волны 0,25 мкм, задерживающая разность потенциалов при этом 0,96В. Определить работу выхода электронов из металла.

64. Какую скорость получат электроны, вырванные из цинка при облучении его ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм? Работа выхода электрона из цинка равна 3,74 эВ.

65. Для некоторого металла красной границей фотоэффекта является свет с длиной волны 690 нм. Определить работу выхода электрона из этого металла и максимальную скорость, которую приобретут электроны под действием излучения с длиной волны 190 нм.

66. Какую максимальную скорость приобретут фотоэлектроны, вырванные с поверхности молибдена излучением с частотой 3 • 10²⁰ Гц? Работа выхода электрона для молибдена 4,27 эВ.

67. Красная граница фотоэффекта для рубидия равна 0,81 мкм. Какое задерживающее напряжение надо приложить к фотоэлементу, чтобы задержать электроны, вырываемые из рубидия ультрафиолетовыми лучами длиной волны 0,1 мкм?

68. Работа выхода электронов из кадмия 4,08 эВ. Какими лучами нужно освещать кадмий, чтобы максимальная скорость вылетающих электронов была 7,2 • 10⁵ м/с?

69. Отрицательно заряженная цинковая пластинка освещалась монохроматическим светом длиной волны 300 нм. Красная граница для цинка составляет 332 нм. Какой максимальный потенциал приобретает цинковая пластинка?

70. Какую скорость получат электроны, вырванные из металла при облучении его ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм? Работа выхода электрона из металла составляет 4,28эВ.

71. Для некоторого металла красной границей фотоэффекта является свет с длиной волны 400 нм. Определить работу выхода электрона из этого металла и максимальную скорость, которую получат электроны под действием излучения с длиной волны 190 нм.

72. Какую максимальную скорость приобретут фотоэлектроны, вырванные с поверхности молибдена излучением с частотой 3 • 10²⁰ Гц? Работа выхода электрона для молибдена 4,27 эВ.

73. Найдите максимальную скорость электронов, освобождаемых при фотоэффекте светом с длиной волны 4·10^-7 м с поверхности материала с работой выхода 1,9 эВ.

74. Определите работу выхода электрона с поверхности фотокатода и красную границу фотоэффекта, если при облучении фотоэлемента светом с частотой 1,6·10¹⁵ Гц фототок прекращается при запирающем напряжении 4,1 В.

75. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 290 нм. При облучении катода фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом 1,5 В. Определите длину волны света, падающего на фотокатод.

76. Какой энергией обладают электроны, вырванные из оксида бария светом с длиной волны 600 нм? Работа выхода электронов для оксида бария равна 1 эВ.

77. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла 660 нм. Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла светом с длиной волны 220 нм.

78. Фотоэффект у данного металла начинается при частоте 6*10¹⁴ Гц. Рассчитайте частоту излучения, падающего на металл, если вырванные светом электроны задерживаются разностью потенциалов 3 В.

79. Какую длину волны должны иметь световые лучи, направленные на поверхность металла, чтобы фотоэлектроны вылетали со скоростью 2000 км/с? Красная граница фотоэффекта для данного металла 0,35 нм.

80. При облучении цезия светом с длиной волны 0,4 мкм максимальная скорость вылетевших фотоэлектронов равна 660 км/с. Каков наименьший импульс фотона, который может вызвать фотоэффект?

81. Фотоны, имеющие энергию 5 эВ, выбивают электроны с поверхности металла. Работа выхода электронов из металла равна 4,7 эВ. Какой импульс приобретает электрон при вылете с поверхности металла?

82. Найти максимальную скорость электронов, высвобождаемых при фотоэффекте светом с длиной волны 400 нм с поверхности материала с работой выхода 1,9 эВ.

83. Отрицательно заряженная цинковая пластинка освещалась монохроматическим светом длиной волны 300 нм. Красная граница для цинка составляет 332 нм. Какой максимальный потенциал приобретает цинковая пластинка?

84. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 290 нм. Фотокатод облучают светом с длиной волны 220 нм. При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?

85. Работа выхода электронов из кадмия 4,08 эВ. Лучами какой длины волны нужно освещать кадмий, чтобы максимальная скорость вылетающих электронов была 7,2 • 10⁵ м/с?

86. Фотокатод облучают светом с длиной волны 300 нм. Красная граница фотоэффекта фотокатода 450 нм. Вычислите запирающее напряжение U между анодом и катодом.

87. В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластинка облучалась светом с длинами волн соответственно 350 нм и 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались в 3 раза. Какова работа выхода с поверхности металла?

88. Катод из ниобия облучают светом частотой 1,1*10¹⁵ Гц, соответствующей красной границе фотоэффекта для германия. При этом максимальная кинетическая энергия вылетевших фотоэлектронов в два раза меньше, чем работа выхода для ниобия. Найдите частоту красной границы фотоэффекта для ниобия.

89. Определить наибольшую скорость электрона, вылетевшего из лития (работа выхода которого 3,8*10^-19 Дж), при освещении его длиной волны 400 нм.

90. Найти работу выхода электрона с поверхности некоторого металла, если при облучении его светом с длиной волны 590 нм скорость выбитых электронов равна 0,28Мм/с.

91. Как изменится число вырванных из калия электронов при увеличении длины волны падающего на него света в 2 раза?

92. Как изменится число вырванных из калия электронов при увеличении частоты волны падающего на него света в 2 раза?

93. Как изменится максимальная скорость фотоэлектронов при увеличении освещённости металла в 2 раза?

94. Какое из приведенных ниже выражений наиболее точно определяет понятие фотоэффекта?

А).Испускание электронов веществом в результате его нагревания.

Б).Вырывание электронов из вещества под действием света.

В).Увеличение электрической проводимости вещества под действием света.

95. Какое из приведенных ниже выражений наиболее точно определяет фотон?

А). Частица, движущаяся с большой скоростью и обладающая массой, зависящей от скорости.

Б). Частица, движущаяся со скоростью света и обладающая массой покоя, отличной от нуля.

В). Частица, движущаяся со скоростью света, масса покоя которой равна нулю.

96. Какой из фотонов, соответствующий красному или фиолетовому свету, имеет больший импульс? Ответ обоснуйте.

97. Укажите отличие внешнего фотоэффекта от внутреннего фотоэффекта.

98. Объяснить устройство и принцип действия фотоэлемента.

99. Привести примеры применения фотоэлементов.

100. В каких явлениях свет проявляет свои квантовые свойства?

101. Какой из фотонов, соответствующий красному или фиолетовому свету, имеет меньшую энергию? Ответ обоснуйте.

102. Что такое фоторезистор? Его применение и принцип действия.

103. Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, пролетевшего ускоряющую разность потенциалов 4,9 В.

104. Цезий освещают желтым монохроматическим светом с диной волны 𝟎,𝟓𝟖𝟗∙𝟏𝟎^−𝟔м. Работа выхода электрона 𝟐,𝟗∙𝟏𝟎^−𝟏𝟗Дж. Определите кинетическую энергию вылетающих из цезия электронов.

105. Свет какой частоты следует направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равно 3000км/с? Работу выхода электронов из платины принять равной 𝟏𝟎^−𝟏𝟖Дж.