Fizyka II OO/Ćwiczenia XIII: Praktyczne zastosowania zjawiska fotoelektrycznego
Zadania do rozwiązania na ćwiczeniach
Zad. 1
Ile wynosi energia fotonu światła lampy (w [J] i [eV]), którego maksimum przypada na długość fali 575 [nm]?
Zad. 2
Czy pod wpływem światła o długości fali 720 [nm] (barwa czerwona) zajdzie dla baru zjawisko fotoelektryczne? Ile dokładnie wynosi graniczna długość fali potrzebna do wyemitowania elektronu z baru, dla którego praca wyjścia wynosi 2,5 [eV]?
Zad. 3
W których z wymienionych pierwiastków wystąpi zjawisko fotoelektryczne pod wpływem światła widzialnego o długości 400 [nm]?
| Pierwiastek | eV | Pierwiastek | eV | Pierwiastek | eV | Pierwiastek | eV | Pierwiastek | eV | Pierwiastek | eV |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ag | 4,26 | Al | 4,28 | As | 3.75 | Au | 5,1 | B | 4,45 | Ba | 2,7 |
| Be | 4,98 | Bi | 4,22 | C | 5 | Ca | 2,87 | Cd | 4,22 | Ce | 2,9 |
| Co | 5 | Cr | 4,5 | Cs | 2,14 | Cu | 4,65 | Eu | 2,5 | Fe | 4,5 |
| Ga | 4,2 | Gd | 3,1 | Hf | 3,9 | Hg | 4,49 | In | 4,12 | Ir | 5,27 |
| K | 2,3 | La | 3,5 | Li | 2,9 | Lu | 3,3 | Mg | 3,66 | Mn | 4,1 |
| Mo | 4,6 | Na | 2,75 | Nb | 4,3 | Nd | 3,2 | Ni | 5,15 | Os | 4,83 |
| Pb | 4,25 | Pt | 5,65 | Rb | 2,16 | Re | 4,96 | Rh | 4,98 | Ru | 4,71 |
| Sb | 4,55 | Sc | 3,5 | Se | 5,9 | Si | 4,85 | Sm | 2,7 | Sn | 4,42 |
| Sr | 2,59 | Ta | 4,25 | Tb | 3 | Te | 4,95 | Th | 3,4 | Ti | 4,33 |
| Tl | 3,84 | U | 3,63 | V | 4,3 | W | 4,55 | Y | 3,1 | Zn | 4,33 |
Tabela pochodzi z polskiej wikipedii.
Zad. 4
Proszę obliczyć ile wynosi energia najszybszego i najwolniejszego elektronu oraz potencjał hamujący, w przypadku gdy światło o długości 190 [nm] oświetla powierzchnię złota (skorzystaj z tabelki w zadaniu 3).
Zad. 5
Proszę obliczyć wartość stałej Plancka, pracę wyjścia oraz progową długość fali dla sodu, wiedząc, że potencjał hamujący równy jest 1,85 [V] dla długości fali 300 [nm] oraz 0,82 [V] dla fali o 100 [nm] dłuższej.
Zad. 6
Ile wyniesie gęstość prądu nasycenia jeśli fotokatoda oświetlona zostanie promieniowaniem o długości fali 289 [nm], E=0,55 [W/m2] i jedynie k = 0,025 liczby padających fotonów wywołuje emisję elektronów?
Zadania domowe
Zad. 1
Dla pewnego materiału wyznaczono następujące wartości potencjału hamującego:
- długość fali [nm]: 433,9 potencjał hamujący [V]: 0,55
- długość fali [nm]: 404,7 potencjał hamujący [V]: 0,73
- długość fali [nm]: 365,0 potencjał hamujący [V]: 1,09
- długość fali [nm]: 312,5 potencjał hamujący [V]: 1,67
- długość fali [nm]: 253,5 potencjał hamujący [V]: 2,57
Proszę narysować wzajemną zależność częstości światła padającego i potencjału hamującego oraz wyznaczyć pracę wyjścia dla zastosowanego materiału. Czy możliwe jest wyznaczenie stałej Planca z otrzymanego wykresu?
Zad. 2
Ile wynosi potencjał hamujący oraz maksymalna prędkość elektronów wyemitowanych z powierzchni pewnego metalu, dla którego praca wyjścia jest równa 1,75 [eV]? Przyjmij, że metal został oświetlony światłem o długości fali 380 [nm].
Zad. 3
Potencjał hamujący dla elektronów emitowanych z powierzchni oświetlonej światłem o długości fali 450 [nm] wynosi 0,69 [V]. Jaka będzie długość fali, jeśli potencjał hamujący wyniesie 1,4 [V]?
