Задания для самостоятельного изучения материала

Квантовая физика

Задания для самостоятельного изучения материала

Класс, технологический профиль

Тема: СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ(ФОТОНЫ). КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ. ФОТОЭФФЕКТ.

Среда, 8 апреля 2020 г.

Учебник: Касьянов В. А. Физика. Углублённый уровень. 11 класс. Электронная форма учебника // ДРОФА, Росучебник. В свободном доступе на сайте «Росучебник/Образовательная платформа LECTA» по промокоду «УчимсяДома»// Режим доступа: https://lecta.rosuchebnik.ru/?utm_source=rosuchebnik&utm_medium=cpc&utm_campaign=organic-google_logo

ВНИМАНИЕ! Задание дано не по вашему учебнику (им вы, разумеется, можете пользоваться!), а по учебнику В.А.Касьянова, в котором материал изложен проще и короче.

Пояснения к заданиям для самостоятельного изучения материала

Прочитать: ознакомительное чтение. Предполагает беглое знакомство с текстом и не требует его ни глубокой проработки, ни заучивания. Знание соответствующего учебного материала не проверяется.

Выучить: запомнить, суметь записать, пояснить.

Изучить: прочитать внимательно; выделить физические явления, понятия, величины, законы; дать их характеристику по обобщенным планам; проверить себя, отвечая на вопросы и решая задачи; сформулировать вопросы учителю.

Решить задачи: красным шрифтом выделены задачи для сдающих ЕГЭ.

Переход к обобщенным планам и ключевым задачам по гиперссылкам.

Задания для самостоятельного изучения материала

	Ключевые задачи
	Блок 1. Световые кванты. Действия света. Квантово-волновой дуализм света.
1.	Найдите энергию (в Дж и эВ) и импульс квантов света с длиной волны 500 нм. Ответ: 4·10-19 Дж, 2,5 эВ, 1,3·10-27 кг·м/с
2.	Найдите частоту и длину волны фотона, энергия которого равна энергии покоя электрона. Ответ: 1,2·1020 Гц, 2, 4·10-12 м
3.	Источник мощностью 100 Вт испускает электромагнитные волны длиной 0,99 мкм. Сколько фотонов испускает он за 1 с? Ответ: 5·1020
4.	Современная зелёная лазерная указка обеспечивает генерацию лазерного луча площадью поперечного сечения 1 мм2 и мощностью 0,3 Вт. Какая энергия запасена в одном кубическом сантиметре этого луча? Ответ: 1 нДж
5.	Сравните давления света, производимые на идеально белую и идеально черную поверхности при прочих равных условиях. Ответ: рбел = 2рчер
	Блок 2. Фотоэффект
	Работа выхода электронов, эВ Вольфрам 4,5 Платина 5,3 Калий 2,2 Серебро 4,3 Литий 2,4 Цинк 4,2 Оксид бария 1,0
6.	В школьном опыте по обнаружению фотоэффекта цинковая пластина крепится на стержне электрометра, предварительно заряжается отрицательно и освещается источником, в спектре которого содержатся частоты ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов. Как изменится время разрядки электрометра, если: а) пластину повернуть так, чтобы свет падал на нее под углом, отличным от нуля б) электрометр приблизить к источнику света в) закрыть непрозрачным экраном часть пластины г) увеличить освещенность пластины д) поставить на пути света фильтр, задерживающий инфракрасное излучение е) поставить на пути света фильтр, задерживающий ультрафиолетовое излучение Ответ: увеличится, уменьшится, увеличится, уменьшится, не изменится, увеличится (в т.ч. возможно полное прекращение разрядки).
7.	Пла­сти­на, из­го­тов­лен­ная из ма­те­ри­а­ла, для ко­то­ро­го ра­бо­та вы­хо­да равна 2 эВ, осве­ща­ет­ся мо­но­хро­ма­ти­че­ским све­том. Ка­ко­ва энер­гия фо­то­нов па­да­ю­ще­го света, если мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов равна 1,5 эВ? Ответ: 3,5 эВ
8.	Определите максимальную кинетическую энергию, импульс и скорость фотоэлектронов, вырванных с поверхности платины при облучении ее светом с длиной волны 100 нм. Работа выхода для платины равна 5,3 эВ. Релятивистскими эффектами пренебречь. Ответ: 11,5·10-19 Дж, 14,6·10-25 кг∙м/с, 1,6·106 м/с
9.	Красная (длинноволновая) граница фотоэффекта для серебра равна 0,29 мкм. Определите работу выхода (в Дж и эВ). Ответ: 6,9·10-19 Дж, 4,3 эВ
10.	Определите красную границу фотоэффекта для калия Ответ: 0,56 мкм
11.	Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием излучения, имеющего длину волны 0,45 мкм? 0,2 мкм? Ответ: нет, да
12.	Ра­бо­та вы­хо­да для ма­те­ри­а­ла ка­то­да ва­ку­ум­но­го фо­то­эле­мен­та равна 1,5 эВ. Катод осве­ща­ет­ся мо­но­хро­ма­ти­че­ским све­том, у ко­то­ро­го энер­гия фо­то­нов равна 3,5 эВ. При каком напряжении фо­то­ток пре­кра­тит­ся? Ответ: 2,0 В
13.	Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та для ве­ще­ства фо­то­ка­то­да λ0 = 290 нм. При об­лу­че­нии ка­то­да све­том с дли­ной волны λ фо­то­ток пре­кра­ща­ет­ся при на­пря­же­нии между ано­дом и ка­то­дом U = 1,9 В. Опре­де­ли­те длину волны Ответ: 201нм
14.	На рисунках изображены графики зависимости задерживающего напряжения от частоты и длины волны падающего на фотоэлемент света. а) Объясните характер зависимостей. б) Каков физический смысл точек А и В? в) Каков физический смысл угла наклона графика Uз(ν) к оси абсцисс? г) Постройте графики этих зависимостей для вещества с меньшей работой выхода. Ответ: в) α = arctg (h/e)
15.	При освещении вакуумного фотоэлемента светом с частотой 750 ТГц задерживающее напряжение оказалось равным 2 В, а при освещении светом с частотой 390 ТГц – 0,5 В. Какое значение постоянной Планка было получено по этим данным? Ответ: 6,7·10-34 Дж·с
16.	По графику зависимости задерживающего напряжения от частоты света найдите значение постоянной Планка. Ответ: 6,6·10-34 Дж·с
17.	Какой максимальной потенциал может приобрести уединенный металлический шарик, если его облучать светом с длиной волны 412 нм? Работа выхода электронов равна 2 эВ. Ответ: 1 В.