Fotoelektrilised efektid – probleemid ja lahendused
1. Õige väide selle kohta, fotoelektriline efekt on …
A. Seda saab seletada valguse käsitlemisega lainena
B. Metalli pinnalt vabanevate elektronide arv väheneb, kui valguse sagedus suureneb.
C. Valguse intensiivsus ei mõjuta metalli pinnalt väljuvate elektronide energiat.
D. Fotoelektriline efekt ilmneb infrapunases piirkonnas
E. Fotoelektriline efekt tekib siis, kui metalli valguse intensiivsus on suur
Lahendus
A. Fotoelektrilist efekti saab seletada, kui vaadelda valgust osakesena, mitte lainena. Valgusenergia ei jaotu lainete liikumisel pidevalt, vaid on väikesed osakesed, mida nimetatakse footoniteks ehk valguskvantideks (kujutage seda ette nagu vihmavett).
B. Kui valguse sagedus kasvanud siis metalli pinnalt väljuvate elektronide arv suureneb. Kui valguse sagedus kasvanud Valguse energia suureneb. Mida suurem on energia, seda rohkem elektrone metalli pinnalt väljub.
C. Valguse intensiivsus vastab energia kiirguse kiirusele või valgusenergia kiirusele metalli pinnal. Valguse intensiivsus valgus Suurenenud ei tähenda, et valguse energia suureneb. Footoni energia (E = hf) sõltub sagedusest (f) ehk lainepikkusest ja Plancki konstandist (h).
D. Fotoelektriline efekt tekib ultraviolettkiirguse ehk ultraviolettkiirte sagedusel või lainepikkusel. Ultraviolettsagedus on lävisagedus, mille juures footoni energia on võimeline metalli pinnalt elektrone vabastama. Infrapunasagedus ei saa olla selline, kuna see on liiga väike, vastasel juhul võivad röntgen- ja gammakiirte sagedused olla tingitud ultraviolettkiirguse sagedusest.
E. Valguse intensiivsus ei mõjuta fotoelektrilist efektit
TÕige vastus on C.
2.
(1) Fotoelektrilist efekti saab seletada eeldusega, et valgus koosneb energiapakettidest
(2) Fotoelektriline efekt tõestab, et valgus võib käituda nagu laine
(3) Metalli pinnalt väljuva elektroni energia sõltub sagedusest
(4) Fotoelektriline efekt ilmneb infrapunase piirkonna läheduses
Fotoelektrilise efekti kohta käiv tõene väide on...
A. (1) ja (2)
B. (1) ja (3)
C. (1) ja (4)
D. (2) ja (3)
E. (2) ja (4)
Lahendus
Õige vastus on B.
3.
(1) Elektronide eraldumist metallist määrab sissetuleva valguse lainepikkus
(2) Sissetuleva valguse intensiivsus ei garanteeri elektronide eemaldamist metalli pinnalt
(3) Lävisageduse all jäävad elektronid metallist välja, kuna sissetuleva valguse intensiivsus suureneb.
Fotoelektrilise efekti kohta käiv õige väide on ...
Lahendus
Väide (1): See väide on tõene. Kui saabuv lainepikkus on väiksem kui metalli läviväärtuse lainepikkus, siis elektronid ei vabane.
Väide (2): See väide on tõene. Elektronide väljumine metalli pinnalt sõltub sagedusest või lainepikkusest või valgusenergiast.
Väide (3): See väide on vale. Elektronid tulevad metallist välja, kui valguse sagedus on suurem kui metalli lävisagedus. Elektronide puudumine metalli pinnalt sõltub pigem valguse energiast kui valguse intensiivsusest. Valgusenergia sõltub sagedus või lainepikkus (E = hf). Valguse intensiivsus on seotud valgusenergia kiirgamise kiirusega.
4.
(1) Elektronid võivad metallpindadelt väljuda, kui metalli kiirgavad elektromagnetlained
(2) Elektronide eraldumine metalli pinnalt sõltub sissetuleva valguse sagedusest
(3) Iga metalli tööfunktsioon on sama
Fotoelektrilise efekti kohta käiv õige väide on ...
Lahendus
Väide (1): See väide on tõene. Elektromagnetlained koosnevad paljudest lainetüüpidest, millel on erinevad sagedused või lainepikkused. Ainult elektromagnetlained, mille sagedus või lainepikkus on suurem kui lävi- või lainepikkussagedus, saavad elektrone metallist eemaldada.
Väide (2): See väide on tõene. Kui valguse sagedus on väiksem kui metalli lävisagedus, siis on elektron metallist lahutamatu. Vastupidiselt, kui valguse sagedus on suurem kui metalli lävisagedus, siis elektronid vabanevad metallist.
Väide (3): See väide on vale. Metalli tööfunktsioon on minimaalne töö või minimaalne energia, mis on vajalik elektronide eemaldamiseks metalli pinnalt. Iga metalli tööfunktsioon sõltub metalli omadustest.
5.
(1) Fotoelektrilise efekti käigus kiirguvaid elektrone nimetatakse footonelektronideks
(2) Kiirgava elektroni kiirus ei sõltu metalli pinda puudutava valguse intensiivsusest.
(3) Kiirgavate elektronide kineetiline energia sõltub metalli pinnal olevate valguslainete energiast
(4) Elektronide eemaldamine metalli pinnalt lävisagedusest (fo)
Fotoelektrilise efekti kohta käiv tõene väide on...
Lahendus
(1) Kiirgavaid elektrone nimetatakse fotoelektroniteks
(2) Kiirgavate elektronide kiirus vastab teatud aja jooksul kiiratud elektronide arvule. Kiirgavate elektronide kiirust mõjutab valguse intensiivsus, kusjuures valguse intensiivsus on seotud valguse läbilaskvuse kiirusega. Valguse intensiivsus mõjutab ainult siis, kui valguse energia on suurem kui metalli lävienergia. Kui valgusenergia on väiksem kui metalli lävienergia, siis valguse intensiivsusel mingit mõju ei ole.
(3) See väide on tõene. Kiirgavate elektronide kineetiline energia sõltub metalli pinnal olevate valguslainete energiast. Elektron vabaneb metalli pinnalt ainult siis, kui valgusenergia on suurem kui metalli lävienergia.
(4) See väide on vale. Kui sissetuleva valguslaine sagedus on väiksem kui metalli lävisagedus, siis elektronid ei vabane. Seega sõltub elektronide tühjenemine lävisagedusest.
6.
(1) katoodi valgustava valguse sagedus peab olema suurem kui lävisagedus
(2) metallkatoodi tööfunktsioon on suurem kui katoodi valgustava valguse energia
(3) läviväärtuse lainepikkus peab olema suurem kui katoodile langeva valguse lainepikkus
(4) katoodilt vabanevate elektronide kineetiline energia peab olema suurem kui lävienergia
Fotoelektronide kohtumiseks:
Lahendus
(1) See väide on tõene. Fotoelektriline nähtus tekib siis, kui katoodmetalli valgustava valguse sagedus on suurem kui katoodmetalli lävisagedus.
(2) See väide on vale. Tööfunktsioon on elektronide vabastamiseks vajalik minimaalne töö või minimaalne energia. Fotoelektrilise laengu tekkimiseks peab valgusenergia olema suurem kui metallkatoodi tööfunktsioon.
(3) See väide on vale. Fotoelektriline nähtus tekib siis, kui katoodi valgustava valguse lainepikkus on suurem kui metallkatoodi lävilainepikkus.
(4) See väide on tõene. Metallist pääsemiseks peab elektronide kineetiline energia olema suurem kui katoodmetalli lävienergia.
Õiged vastused on (1) ja (4).
7Pane tähele järgmist väidet:
(1) Metalli tööfunktsioon peab olema väiksem kui metallkatoodi valgustav valgusenergia
(2) Katoodi läveenergia on suurem kui katoodmetalli valgustav valgusenergia
(3) Katoodist vabanevate elektronide kineetiline energia on alati suurem kui katoodi lävienergia
(4) Katoodi pinnalt vabanevate elektronide kineetiline energia on proportsionaalne katoodi valgustava valguse energiaga.
Täpne väide fotoelektrilise efekti kohta on…
Lahendus
(1) See väide on tõene
(2) See väide on vale
(3) See väide on tõene
(4) See väide kehtib ainult siis, kui katoodile langeva valguse energia on suurem kui katoodmetalli lävienergia. Kui valgusenergia on väiksem kui metalli lävienergia, siis ei saa elektrone katoodmetalli pinnalt eraldada.
