Фотоэффект. Фотоны (Отсутствует в ЕГЭ 2024) —Каталог задач по ЕГЭ - Физика

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#65204

Импульс лазерного излучения длится 3 мс, в течение которых излучается $19 10$ фотонов. Определите длину волны излучения лазера, если средняя мощность его импульса составляет 1,2 кВт.

Показать ответ и решение

Один фотон обладает энергией

hc E1 = hν =-λ ,

где $ν$ – частота излучения.
Тогда $N$ фотонов обладают энергией

EN =N hc (1) λ

Кроме того энергия равна

EN = P t (2)

Из (1) и (2) можем найти искомую величину:

Nhc- 1019⋅6,6⋅10−34-⋅3-⋅108 λ= Pt = 1,2⋅103⋅3⋅10−3 = 550 нм

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#64974

На сетчатку глаза человека падает 135 фотонов за 3 с. Мощность поглощенного сетчаткой света равна $−17 1,98⋅10$ Вт. Определите длину волн света.

Показать ответ и решение

Один фотон обладает энергией

hc E1 = hν =-λ ,

где $ν$ – частота излучения, $λ$ – длина волны.
Тогда $N$ фотонов обладают энергией

EN =N hc (1) λ

Кроме того энергия равна

EN = P t (2)

Из (1) и (2) можем найти искомую величину:

Nhc- 135⋅6,6-⋅10−34⋅3⋅108- λ= P t = 1,98⋅10−17 ⋅3 =450 нм

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#64809

Фотокатод облучают ультрафиолетовым излучением частотой $15 ν = 1,6⋅10$ Гц. Работа выхода фотоэлектронов из материала катода составляет 3,8 эВ. Определите запирающее напряжение для фотоэлектронов.

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Эйнштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

E фот = Aвых+ Ek,

Энергия фотона $Eфот = hν$ , максимальная кинетическая энергия $Ek = eU$ . Тогда

hν = Aвых+ eU,

где $h$ – постоянная планка, $e$ – заряд электрона.
Отсюда

−34 15 −19 U = hν −-A-= 6,6⋅10--⋅1,6-⋅10--−−139,8⋅1,6-⋅10--- ≈2,8 В e 1,6⋅10

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#64776

Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из металла под действием света, равна 1,2 эВ. Если увеличить частоту падающего света в 2 раза, то максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из этого же металла, станет равной 3,95 эВ. Определите работу выхода электронов с поверхности металла.

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Эйнштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

Eфот = A +Ek,

где $E фот$ – энергия фотона, $A$ – работа выхода, $Ek$ – кинетическая энергия фотоэлектрона.

С учетом, что $Eфот = hν$ , где $ν$ – частота света, имеем:

hν = A + Ek

Для первого случая:

hν1 = A + Ek1

Для второго случая:

hν2 = A + Ek2

По условию $ν2 = 2ν1$ , то есть работа выхода электронов с поверхности металла равна:

A+-Ek2- A+ Ek1 = 2⇒ A + Ek2 = 2A+ 2Ek1 ⇒ A= Ek2 − 2Ek1 =3,95 эВ − 2⋅1,2 эВ= 1,55 эВ

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#64753

На металлическую пластинку падает монохроматическое электромагнитное излучение, выбивающее электроны из пластинки. Работа выхода электронов из металла равна 6 эВ, а максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта, в 3 раза меньше энергии падающих на пластинку фотонов. Чему равна длина волны падающего излучения?

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Эйнштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

Eфот = Aвых+ Ek

Или

hc λ-= Aвых+ Ek

где $h$ – постоянная планка, $c$ – скорость света в вакууме, $λ$ – длина волны, $Aвых$ –работа выхода, $Ek$ – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

По условию:

hc Ek = Eфот∕3= 3λ

Тогда длина волны падающего излучения

−34 8 2hc-= Aвых ⇒ λ =-2hc-= 2-⋅6,6-⋅10---⋅3−⋅1190- =137,5 нм 3λ 3Aвых 3 ⋅6⋅1,6 ⋅10

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#64702

При облучении натриевого фотокатода светом частотой $14 ν = 7,0⋅10$ Гц запирающее напряжение для фотоэлектронов равно 0,6 В. Найдите длину волны, соответствующую «красной границе» фотоэффекта для натрия.

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Эйнштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

E фот = Aвых+ Ek,

Энергия фотона $Eфот = hν$ , работа выхода равна $hc Aвых = λ0$ , максимальная кинетическая энергия $Ek = eU$ . Тогда

hc = hc+ eU, λ λ0

где $h$ – постоянная планка, $c$ – скорость света в вакууме, $e$ – заряд электрона.

Отсюда длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для натрия

hc 6,6⋅10−34 ⋅3 ⋅10− 8 λ0 = hν −-eU-= 6,6⋅10−34⋅7⋅1014−-1,6⋅10−19⋅0,6 ≈ 541 нм

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#64497

Точечный источник монохроматического света испускает $17 3⋅10$ фотонов за 1 с. Длина волны испускаемого света равна 594 нм. КПД источника составляет 0,1 %. Вычислите мощность, потребляемую источником.

Показать ответ и решение

Один фотон обладает энергией

hc E1 = hν =-λ ,

где $ν$ – частота излучения, $λ$ – длина волны.

Тогда $N$ фотонов обладают энергией

EN =N hc λ

КПД равно:

EN- η = Pt

где $P$ – мощность, потребляемая источником, $t$ – время работы источника.

То есть мощность равна

P = Nhc, ηtλ

Так как $N = nt$ , где $n$ – количество фотонов за единицу времени, то

P = nhc= 3-⋅1013⋅6,6⋅10−34-⋅3-⋅108 = 100 Вт ηλ 0,001⋅594 ⋅10−9

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#64421

Лазер со средней мощностью импульса 1,1 кВт излучает в импульсе $19 10$ фотонов с длиной волны 600 нм. Какова длительность импульса?

Показать ответ и решение

Один фотон обладает энергией

hc E1 = hν =-λ ,

где $ν$ – частота излучения.

Тогда $N$ фотонов обладают энергией

EN =N hc (1) λ

Кроме того энергия равна

EN = P t (2)

Из (1) и (2) можем найти искомую величину:

Nhc- 1019⋅6,6⋅10−-34⋅3-⋅108 −3 t= λP = 600⋅10−9⋅1,1⋅103 = 3⋅10 с

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#43377

Точечный источник монохроматического света испускает $17 3⋅10$ фотонов за 1 с. Длина волны испускаемого света равна 594 нм. КПД источника составляет 0,1 %. Вычислите мощность, потребляемую источником.

Показать ответ и решение

Один фотон обладает энергией

hc E1 = hν =-λ ,

где $ν$ – частота излучения, $λ$ – длина волны.
Тогда $N$ фотонов обладают энергией

EN =N hc (1) λ

КПД равно:

EN- η = Pt

где $P$ – мощность, потребляемая источником, $t$ – время работы источника.
То есть

P = Nhc, ηtλ

так как $N = nt$ , где $n$ – количество фотонов за единице времени, то

P = nhc= 3-⋅1013⋅6,6⋅10−34-⋅3-⋅108 = 100 Вт ηλ 0,001⋅594 ⋅10−9

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#34601

В опыте по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. При этом измеряется запирающее напряжение. В таблице представлены результаты исследования зависимости модуля запирающего напряжения $U$ от длины волны $λ$ падающего света.

|---------------------------------|----|---| |М-одуль-запираю-щего напряжения-U, В|0,4|0,6| -------Длина-волны света λ, нм-----546--491-

Чему равна постоянная Планка по результатам этого эксперимента?
Демоверсия 2022

Показать ответ и решение

Запишем уравнение Эйнштейна:

E = A + Eкин

Здесь $hc E = λ$ - энергия падающих фотонов, $A$ - работа выхода для данного материала, постоянная величина, $Eкин = eU$ - максимальная энергия вылетающих фотоэлектронов.
Тогда

hc= A + eU1 λ1

hc= A + eU λ2 2

Отсюда

( ) hc -1 − 1- = e(U1− U2). λ1 λ2

Выразим постоянную Планка:

e(U1-−-U2)λ1λ2 1,6-⋅10−19 К-л(0,4-В−-0,6 В)546⋅10−9 м-⋅491-⋅10−9-м −34 h = c(λ2 − λ1) = 3⋅108 м/ с(491⋅10−9 м − 546 ⋅10−9 м) = 5,2 ⋅10 Д ж⋅с

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, условие равенства максимальной кинетической энергии электрона изменению его потенциальной энергии в запирающем электростатическом поле);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты (подстановка числовых данных в конечную формулу), приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#29304

Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой $14 ν = 7⋅10$ Гц. Поглощаемая мощность $−14 P = 3⋅10$ Вт. За какое время детектор поглотит $N = 5⋅105$ фотонов?

Показать ответ и решение

Энергия поглощенных фотонов за время $t$ равно

E =P t.

энергия одного фотона, равна:

E1 = hν,

Тогда энергия $N$ фотонов:

E = E1N = Nhν.

отсюда

Pt =Nh ν ⇒ t= Nh-ν= 5-⋅105⋅6,6⋅10−34⋅7⋅1014 = 7,7 с P 3⋅10− 14

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: формула для энергии фотона, формула связи энергии и мощности)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#28078

На металл падает поток фотонов с длиной волны в 3 раза меньше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз уменьшится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, если длину волны падающего света увеличить в 1,5 раза?

Показать ответ и решение

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для первого случая, когда увеличения еще не было:

E = A + Eкин

Здесь $hc E = λ$ - энергия падающих фотонов, $-hc A = λкр$ - работа выхода для данного материала, постоянная величина, $E кин$ - максимальная энергия вылетающих фотоэлектронов, $λкр$ – ”красная граница” .
По условию $E = 3A$ , тогда

Eкин1 = 2A,

При этом если увеличить длину волны в 1,5 раза, то $E2 = E∕1,5= 2A$ и тогда

Eкин2 = 2A − A= A.

Отсюда

E A E-кин2 = 2A-=0,5. кин1

То есть максимальная энергия вылетающих фотоэлектронов уменьшится в 2 раза

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, формула энергии фотона через длину волны, формула работы выхода через красную границу фотоэффекта)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#27106

На металл падает поток фотонов с частотой в 3,5 раза больше ”красной границы” фотоэффекта. Во сколько раз увеличится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, если частоту падающего света увеличить в 2 раза?

Показать ответ и решение

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для первого случая, когда увеличения еще не было:

E = A + Eкин

Здесь $E = hν$ - энергия падающих фотонов, $A = hνкр$ - работа выхода для данного материала, постоянная величина, $Eкин$ - максимальная энергия вылетающих фотоэлектронов, $νкр$ – ”красная граница” частоты.
По условию $E = 3,5A$ , тогда

E кин1 = 2,5A,

При этом если увеличить частоту в 2 раза, то $E2 = 2E = 7A$ и тогда

Eкин2 = 7A− A = 6A.

Отсюда

Eкин2 6A Eкин1-= 2,5A-= 2,4.

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Эйнштейна, формула работы выхода через "красную границу"фотоэффекта)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#22589

Пороговая чувствительность сетчатки человеческого глаза к видимому свету составляет $−18 1,65⋅10$ Вт, при этом на сетчатку глаза ежесекундно попадает 5 фотонов. Определите, какой длине волны это соответствует. Ответ дайте в нм.

Показать ответ и решение

Энергия фотона рассчитывается по формуле

hc E = λ-

При мощности света $1,65⋅10−18$ Вт ежесекундно на сетчатке передаётся $1,65⋅10−18$ Дж энергии. Эта энергия переносится пятью фотонами, значит, энергия одного фотона равна $E = 0,33⋅10−18$ Дж, а значит, длина волны равна

λ = hc= 600 нм E

Ответ: 600

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: найдена энергия одного фотона. Записана формула энергии через длину волны, формула связи мощности и энергии)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#18395

Электрическая лампа мощностью 60 Вт испускает ежесекундно $19 1⋅10$ фотонов. Определите среднюю длину волны излучения лампы, если её коэффициент полезного действия равен 5%.

Показать ответ и решение

Энергия вылетающих фотонов за время $t$ равно

η E = P t100%-,

где $P = 60$ Вт – мощность лампочки; $t$ – время; $η$ – КПД лампочки. Учитывая, что за $t$ секунд вылетает $N = 1019⋅t$ фотонов, энергия одного фотона, равна:

e= E-= --Ptη--= hc, n N ⋅100% λ

где $h$ – постоянная Планка; $c$ – скорость света; $λ$ – длина волны. Выразим длину волны, получим:

100%-⋅N-⋅h⋅c- 100%-⋅1019⋅t⋅6,6-⋅10−34⋅3⋅108 −9 λ = Ptη = 60⋅t⋅5 = 660⋅10 м

Ответ: 660

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: формула КПД лампы, формула для энергии фотона, формула связи энергии и мощности)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#17856

Когда частоту падающего на поверхность катода излучения увеличили на $14 3 ⋅10$ Гц, максимальная энергия фотоэлектронов увеличилась в 2 раза. Во сколько раз увеличится максимальная энергия фотоэлектронов, относительно прошлого увеличения, если частоту излучения увеличить еще раз на такую же величину?

Показать ответ и решение

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для первого случая, когда увеличения еще не было:

Eф =A вых +E кин

Здесь $Eф = hν$ - энергия падающих фотонов, $A вых$ - работа выхода для данного материала, постоянная величина, $E кин$ - максимальная энергия вылетающих фотоэлектронов.
Запишем уравнения Эйнштейна для второго случая, когда увеличили частоту падающего света на $ν1 = 3⋅1014$ Гц:

h(ν + ν1) =A вых +E кин2

По условию кинетическая энергия увеличилась в 2 раза, то есть $Eкин2 = 2E кин$ Значит уравнение Эйнштейна во втором случае примет вид:

h(ν + ν)= A +2E 1 вых кин

Выразим отсюда работу выхода и подставим в первое уравнение:

hν = h(ν + ν1)− 2E кин+ E кин

Eкин = hν1

Запишем уравнение Эйнштейна для случая, когда мы увеличиваем частоту еще на $ν1$ :

h(ν +2ν1)= Aвых+ Eкин3

Выразим отсюда кинетическую энергию

E кин3 = h(ν + 2ν1)− A вых

Подставим работу выхода

Eкин3 =h (ν +2ν1)− (h(ν + ν1)+ 2Eкин)

Упростим с учетом $Eкин = hν1$

Eкин3 = hν + 2hν1− hν − hν1+ 2hν1

Eкин3 =3hν1

При этом

E кин2 = 2Eкин = 2hν1

Найдем отношение: $Eкин3- 3hν1 Eкин2 = 2hν1 = 1,5$

То есть при увеличении частоты падающего света еще на $3 ⋅1014$ Гц максимальная кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов увеличится в 1,5 раза.

Ответ: 1,5

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, формула для энергии фотона)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (Описаны вводимые обозначения для частоты, на которую увеличивают, кинетической энергии и энергии фотонов при каждом увеличении частоты падающего света)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#14348

На металлическую пластинку с работой выхода $A =2$ эВ падает электромагнитное излучение. Зависимость интенсивности излучения от его частоты представлена на рисунке. При какой частоте будет наблюдаться максимальная скорость фотоэлектронов?

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Энштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

Eфот = A +Ek,

где $E фот$ – энергия фотона, $A$ – работа выхода, $Ek$ – кинетическая энергия фотоэлектрона.
С учетом, что

2 Eфот = hν Ek = mv-, 2

где $ν$ – частота света, $m$ – масса электрона, $v$ – скорость фотоэлектрона.
Как вы видим, скорость фотоэлектронов будет зависеть только от частоты, при этом, чем она больше, тем больше скорость, значит, максимальная скорость будет при $15 ν = 9⋅10$ Гц

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записано уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, записана фомула энергии фотона, записана формула максимальной кинетической энергии вырываемых фотоэлектронов)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#14158

Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом фиксированной частоты. При этом задерживающая разность потенциалов равна $U$ . После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на $ΔU = 1,2$ В. На какую величину изменилась частота падающего света?

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Эйнштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

Eфот = A +Ek,

где $E фот$ – энергия фотона, $A$ – работа выхода, $Ek$ – кинетическая энергия фотоэлектрона.
С учетом, что

E фот = hν Ek = eU,

где $ν$ – частота света, $e$ – модуль заряда электрона. Имеем:

hν = A +eU, (1)

при изменении частоты на $Δ ν$ :

h(ν +Δ ν)= A+ e(U +ΔU ). (2)

Из (2) вычтем (1):

eΔU-- 14 hΔ ν = eΔU ⇒ Δ ν = h ≈ 2,9 ⋅10 Г ц

Ответ: 2,9

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записано уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, записана формула энергии падающих фотонов, формула максимальной кинетической энергии электронов через запирающее напряжение)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#13762

Красная граница фотоэффекта для калия $λ0$ = 0,62 мкм. Какую максимальную скорость могут иметь фотоэлектроны, вылетающие с поверхности калиевого фотокатода при облучении его светом длиной волны $λ$ = 0,42 мкм?

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Эйнштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

Eфот = Aвых+ Ek

Или

hc hc mv2 -λ = λ- + -2-, 0

где $h$ – постоянная планка, $c$ – скорость света в вакууме, $m$ – масса электрона, $v$ – скорость фотоэлектрона.
Отсюда скорость электронов

┌ ------------ ││ (1 1) ┌││ -----------------------(-----1------------1-----)--- │∘ hc λ-− λ0 │∘ 6,6⋅10−34 Дж ⋅ с⋅3⋅108 м∕ 0,42-⋅10−6-м-− 0,62⋅10−6-м v = 2----m------= 2--------------------9,1⋅10−31---------------------кг≈ 578 км/с

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, формулы энергии фотона, работы выхода и максимальной кинетической энергии фотоэлектронов)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#13761

Поток фотонов выбивает из металла с работой выхода 5 эВ фотоэлектроны. Энергия фотонов в 1,5 раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов? Ответ приведите в эВ.

Показать ответ и решение

Согласно уравнению Эйнштейна энергия фотона расходуется на работу выхода металла и кинетическую энергию электрона

E фот = Aвых+ Ek,

где $Eфот$ – энергия фотона, $Aфот$ – работа выхода, $Ek$ – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
По условию $E фот = 1,5Ek$ , то есть

1,5Ek = Aвых+ Ek ⇒ Ek =2A вых =10 эВ

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записано уравнение Эйнштейна для фотоэффекта)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.