Fotoelektrické jevy – problémy a řešení
1. Správné tvrzení o fotoelektrický efekt je …
A. Lze to vysvětlit, pokud světlo považujeme za vlnu
B. Počet elektronů uvolňovaných kovovým povrchem se sníží, pokud se zvýší frekvence světla.
C. Intenzita světla neovlivňuje energii elektronů vycházejících z povrchu kovu
D. Fotoelektrický jev probíhá v infračervené oblasti
E. Fotoelektrický jev nastane, když je intenzita světla kovu velká
Řešení
A. Fotoelektrický jev lze vysvětlit tak, že světlo budeme vnímat jako částici, nikoli jako vlnu. Světelná energie se při pohybu vln nerozprostírá spojitě, ale v malých svazcích zvaných fotony, neboli kvanta světla (představte si to jako dešťovou vodu).
B. Pokud je frekvence světla vzrostl pak se počet elektronů vycházejících z kovového povrchu zvyšuje. Když se frekvence světla vzrostl energie světla se zvyšuje. Čím větší je energie absorbována, tím více elektronů vychází z povrchu kovu.
C. Intenzita světla odpovídá rychlosti vyzařování energie nebo rychlosti šíření světelné energie na povrchu kovu. Intenzita lehký Zvětšení neznamená, že se zvětšuje energie světla. Energie fotonu (E = hf) závisí na frekvenci (f) nebo vlnové délce a Planckově konstantě (h).
D. Fotoelektrický jev nastává na frekvenci nebo vlnové délce ultrafialového světla, zvaného také ultrafialové paprsky. Ultrafialová frekvence je prahová frekvence, při které je energie fotonů schopna uvolňovat elektrony z povrchu kovu. Infračervená frekvence nemůže být taková, protože je příliš malá, jinak by frekvence rentgenového a gama záření mohla být způsobena vyšší frekvencí než ultrafialové.
E. Intenzita světla neovlivňuje fotoelektrický jevt
TSprávná odpověď je C.
2.
(1) Fotoelektrický jev lze vysvětlit za předpokladu, že světlo se skládá z energetických paketů
(2) Fotoelektrický jev může dokázat, že se světlo může chovat jako vlna
(3) Energie elektronů vycházejících z kovového povrchu závisí na frekvenci
(4) Fotoelektrický jev se vyskytuje v blízkosti infračervené oblasti
Pravdivé tvrzení o fotoelektrickém jevu je…
A. (1) a (2)
B. (1) a (3)
C. (1) a (4)
D. (2) a (3)
E. (2) a (4)
Řešení
Správná odpověď je B.
3.
(1) Oddělení elektronů od kovu je určeno vlnovou délkou dopadajícího světla
(2) Intenzita dopadajícího světla nezaručuje odstranění elektronů z povrchu kovu
(3) Pod prahovou frekvencí zůstávají elektrony mimo kov, protože intenzita dopadajícího světla se zvětšuje.
Správné tvrzení týkající se fotoelektrického jevu je…
Řešení
Tvrzení (1): Toto tvrzení je pravdivé. Pokud je vlnová délka, která přichází, menší než vlnová délka kovového prahu, pak se elektrony neuvolní.
Tvrzení (2): Toto tvrzení je pravdivé. Výstup elektronů z povrchu kovu závisí na frekvenci, vlnové délce nebo energii světla.
Tvrzení (3): Toto tvrzení je nepravdivé. Elektrony vycházejí z kovu, pokud je frekvence světla vyšší než prahová frekvence kovu. Absence elektronů na povrchu kovu závisí spíše na energii světla než na intenzitě světla. Světelná energie závisí na frekvence nebo vlnová délka (E = hf). Intenzita světla souvisí s rychlostí vyzařování světelné energie.
4.
(1) Elektrony mohou unikat z kovových povrchů, když je kov vyzařován elektromagnetickými vlnami.
(2) Oddělování elektronů od povrchu kovu závisí na frekvenci dopadajícího světla
(3) Výstupní práce je pro každý kov stejná
Správné tvrzení týkající se fotoelektrického jevu je…
Řešení
Tvrzení (1): Toto tvrzení je pravdivé. Elektromagnetické vlny se skládají z mnoha typů vln s různými frekvencemi nebo vlnovými délkami. Pouze elektromagnetické vlny s frekvencí nebo vlnovou délkou větší než prahová hodnota nebo vlnová frekvence mohou z kovu odebírat elektrony.
Tvrzení (2): Toto tvrzení je pravdivé. Pokud je frekvence světla menší než prahová frekvence kovu, pak je elektron od kovu neoddělitelný. Naopak, pokud je frekvence světla vyšší než prahová frekvence kovu, elektrony se z kovu uvolní.
Tvrzení (3): Toto tvrzení je nepravdivé. Výkonná práce kovu je minimální práce nebo minimální energie potřebná k odstranění elektronů z povrchu kovu. Výkonná práce pro každý kov závisí na jeho vlastnostech.
5.
(1) Elektrony vyzařované při fotoelektrickém jevu se nazývají fotonové elektrony
(2) Rychlost vyzařovaných elektronů nezávisí na intenzitě světla dopadajícího na kovový povrch
(3) Kinetická energie emitovaných elektronů závisí na energii světelných vln na povrchu kovu.
(4) Pro odstranění elektronů z kovového povrchu nezávisle na prahové frekvenci (fo)
Pravdivé tvrzení o fotoelektrickém jevu je…
Řešení
(1) Vyzařované elektrony se nazývají fotoelektrony
(2) Rychlost vyzařovaných elektronů odpovídá počtu elektronů emitovaných za určitou dobu. Rychlost emitovaných elektronů je ovlivněna intenzitou světla, kde intenzita světla souvisí s rychlostí propustnosti světla. Intenzita světla má vliv pouze tehdy, když je energie světla větší než energie prahové energie kovu. Pokud je světelná energie menší než prahová energie kovu, intenzita světla nemá žádný vliv.
(3) Toto tvrzení je pravdivé. Kinetická energie emitovaných elektronů závisí na energii světelných vln na povrchu kovu. Elektron se uvolní z povrchu kovu pouze tehdy, když je světelná energie větší než prahová energie kovu.
(4) Toto tvrzení je nepravdivé. Pokud je frekvence přicházející světelné vlny menší než prahová frekvence kovu, elektrony se neuvolní. Výboj elektronů tedy závisí na prahové frekvenci.
6.
(1) frekvence světla osvětlujícího katodu musí být vyšší než prahová frekvence
(2) pracovní funkce kovové katody je větší než energie světla, které katodu osvětluje
(3) prahová vlnová délka musí být větší než vlnová délka světla dopadajícího na katodu
(4) kinetická energie elektronů uvolněných z katody musí být větší než prahová energie
Aby se splnily fotoelektrony:
Řešení
(1) Toto tvrzení je pravdivé. K fotoelektrickému jevu dochází, když je frekvence světla ozařujícího katodový kov větší než prahová frekvence katodového kovu.
(2) Toto tvrzení je nepravdivé. Výstupní práce je minimální práce nebo minimální energie potřebná k uvolnění elektronů. Aby došlo k fotoelektrickému jevu, musí být světelná energie větší než výstupní práce kovové katody.
(3) Toto tvrzení je nepravdivé. Fotoelektrický jev nastává, když katodu osvětluje vlnová délka světla větší než prahová vlnová délka kovové katody.
(4) Toto tvrzení je pravdivé. Aby elektrony unikly z kovu, musí být kinetická energie větší než prahová energie katodového kovu.
Správné odpovědi jsou (1) a (4).
7Všimněte si následujícího prohlášení:
(1) Výkon kovu musí být menší než světelná energie osvětlující kovovou katodu
(2) Energie katodového prahu je větší než světelná energie osvětlující kov katody
(3) Kinetická energie elektronů uvolněných z katody je vždy větší než energie prahové hodnoty katody
(4) Kinetická energie elektronů uvolněných z povrchu katody je úměrná energii světla, které katodu osvětluje.
Přesné tvrzení o fotoelektrickém jevu je…..
Řešení
(1) Toto tvrzení je pravdivé
(2) Toto tvrzení je nepravdivé
(3) Toto tvrzení je pravdivé
(4) Toto tvrzení platí pouze tehdy, je-li energie světla dopadajícího na katodu větší než prahová energie katodového kovu. Pokud je světelná energie menší než prahová energie kovu, pak elektrony nelze od povrchu katodového kovu oddělit.
