§ 28. Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Упражнение 19

1. Определите энергию E фотона для излучения частотой  ν = 5,4 · 1014 Гц.

2. Вычислите энергию  фотона видимого света длиной волны λ1 = 0,60 мкм и сравните ее с энергиями фотонов ультрафиолетового излучения длиной волны λ2= 0,252 мкм, рентгеновского излучения λ3= 0,10 мкм и γ - излучения  λ4= 0,10 пм.

3. Определите красную границу  νmin фотоэффекта для некоторого металла, если работа выхода электрона из него Авых = 3,3 · 10-19 Дж.
4. Определите длину волны λ ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность цинка, при которой модуль максимальной скорости вылетающих фотоэлектронов составляет .

5. Определите работу выхода Авых электрона из катода, используя вольтамперную характеристику вакуумного фотоэлемента (рис. 178). Катод освещается светом с длиной волны λ=200 нм. Найдите число N электронов, выбиваемых из фотокатода в единицу времени.
6. Определите количество N фотонов с частотой ν = 9,5· 1012 Гц, которое содержится в импульсе излучения с энергией E = 8,8 · 10-18 Дж.
7. Определите максимальную кинетическую энергию  и модуль максимальной скорости  фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым излучением длиной волны λ =200 нм.
8. На металлическую пластину падает монохроматический свет длиной волны λ = 413 нм. Определите работу выхода Авых (эВ) , если задерживающее напряжение U3 = 1,0 B.
9. Определите модуль импульса p  фотона, соответствующего излучению длиной волны  λ =600 нм.
10. Определите длину волны λ  излучения, фотон которого имеет такую же энергию, как электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов Δφ = 4,1 В.
11. Определите максимальную скорость  фотоэлектронов, вылетевших с поверхности цинка при освещении его ультрафиолетовым излучением длиной волны λ = 300 нм.
12. Определите работу выхода Авых электрона из вещества пластины, которую освещают светом  с длиной волны λ = 350 нм, если наибольшее значение импульса, передаваемого пластине одним фотоэлектроном p = 3,0 · 10-25 кг · м/с.
13. Определите длину волны λ , если модуль импульса соответствующего этой волне фотона равен p = 1,3 · 10-27 кг · м/с .
14. Определите модуль импульса p фотона, вызывающего фотоэффект, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов в = 1,5  раза меньше работы выхода электронов из вещества катода Авых = 6,0 эВ.
15. Определите частоту ν νпадающих на поверхность металла фотонов, если максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов Emax = 9,0 эВ , а работа выхода Авых = 2,7 эВ.
16. Фотон, которому соответствует длина волны λ = 4,0 · 10-10 м, претерпевает упругий центральный удар с покоившимся электроном и отлетает назад. Определите скорость электрона после соударения с фотоном.

17. Фотон, которому соответствует длина волны λ =4,0 · 10-10 м, сталкивается с покоившимся электроном и отлетает под углом  к начальному направлению своего движения. Определите импульс  фотона после столкновения, считая скорость электрона после столкновения .
18. Определите, на сколько Δt градусов нагреется капля воды объемом V = 0,70 мм3, если на нее ежесекундно падают N =2,5 · 1015 фотонов с длиной волны λ = 500 нм и полностью поглощаются каплей.
19. Определите длину волны λ электромагнитного излучения, которым облучают вольфрамовую пластинку, если известно, что фотоэлектроны с максимальной кинетической энергией   проходят без отклонения область однородных взаимно перпендикулярных электрического и магнитного полей (рис. 178-1). Модуль напряженности электрического поля  , модуль индукции магнитного поля B =10 мТл.