Fotoelektrični efekti – problemi i rješenja
1. Točna tvrdnja o fotoelektričnom efektu je …
A. Može se objasniti promatranjem svjetlosti kao vala
B. Broj elektrona koje oslobađa metalna površina smanjit će se ako se frekvencija svjetlosti poveća
C. Intenzitet svjetlosti ne utječe na energiju elektrona koji izlaze iz metalne površine
D. Fotoelektrični efekt se javlja u infracrvenom području
E. Fotoelektrični efekt će se pojaviti kada je intenzitet svjetlosti metala velik
Riješenje
A. Fotoelektrični efekt može se objasniti promatranjem svjetlosti kao čestice, a ne kao vala. Svjetlosna energija se ne distribuira kontinuirano dok se valovi kreću, već su to mali paketići koji se nazivaju fotoni, tj. kvanti svjetlosti (zamislite to kao kišnicu).
B. Ako se frekvencija svjetlosti povećava, tada se povećava broj elektrona koji izlaze iz metalne površine. Kada se frekvencija svjetlosti povećava, energija svjetlosti se povećava. Što je veća energija koja se apsorbira, to više elektrona izlazi iz metalne površine.
C. Intenzitet svjetlosti odgovara brzini emisije energije ili brzini svjetlosne energije na metalnoj površini. Povećani intenzitet svjetlosti ne znači da se povećava i energija svjetlosti. Energija fotona (E = hf) ovisi o frekvenciji (f) ili valnoj duljini i Planckovoj konstanti (h).
D. Fotoelektrični efekt se javlja na frekvenciji ili valnoj duljini ultraljubičastog svjetla, tj. ultraljubičastih zraka. Ultraljubičasta frekvencija je granična frekvencija na kojoj je energija fotona sposobna osloboditi elektrone s metalne površine. Infracrvena frekvencija ne može biti takva jer je premala, inače bi frekvencija rendgenskih i gama zraka mogla biti veća od ultraljubičaste.
E. Intenzitet svjetlosti ne utječe na fotoelektrični efekt
Točan odgovor je C.
2.
(1) Fotoelektrični efekt može se objasniti pretpostavkom da se svjetlost sastoji od energetskih paketa
(2) Fotoelektrični efekt može dokazati da se svjetlost može ponašati kao val
(3) Energija elektrona koji izlaze iz metalne površine ovisi o frekvenciji
(4) Fotoelektrični efekt se javlja u blizini infracrvenog područja
Točna tvrdnja o fotoelektričnom efektu je…
A. (1) i (2)
B. (1) i (3)
C. (1) i (4)
D. (2) i (3)
E. (2) i (4)
Riješenje
Točan odgovor je B.
[irp]
3.
(1) Odvajanje elektrona od metala određeno je valnom duljinom dolazne svjetlosti
(2) Intenzitet dolazne svjetlosti ne jamči uklanjanje elektrona s metalne površine
(3) Ispod praga frekvencije, elektroni ostaju izvan metala jer se intenzitet dolazne svjetlosti povećava.
Točna tvrdnja koja se odnosi na fotoelektrični efekt je…
Riješenje
Izjava (1): Ova je izjava točna. Ako je valna duljina koja dolazi manja od valne duljine metalnog praga, tada se elektroni ne oslobađaju.
Izjava (2): Ova je izjava točna. Izlazak elektrona s metalne površine ovisi o frekvenciji ili valnoj duljini ili svjetlosnoj energiji.
Izjava (3): Ova je izjava netočna. Elektroni izlaze iz metala ako je frekvencija svjetlosti veća od granične frekvencije metala. Odsutnost elektrona s metalne površine ovisi o energiji svjetlosti, a ne o intenzitetu svjetlosti. Svjetlosna energija ovisi o frekvenciji ili valnoj duljini (E = hf). Intenzitet svjetlosti povezan je s brzinom emitiranja svjetlosne energije.
4.
(1) Elektroni mogu izlaziti iz metalnih površina kada se metal zrači elektromagnetskim valovima
(2) Otpuštanje elektrona s metalne površine ovisi o frekvenciji dolazne svjetlosti
(3) Izlazni rad za svaki metal je isti
Točna tvrdnja koja se odnosi na fotoelektrični efekt je…
Riješenje
Izjava (1): Ova je izjava točna. Elektromagnetski valovi sastoje se od mnogo vrsta valova koji imaju različite frekvencije ili valne duljine. Samo elektromagnetski valovi koji imaju frekvenciju ili valnu duljinu veću od praga ili frekvencije valne duljine mogu ukloniti elektrone iz metala.
Izjava (2): Ova je izjava točna. Ako je frekvencija svjetlosti manja od praga frekvencije metala, tada je elektron neodvojiv od metala. Obrnuto, ako je frekvencija svjetlosti veća od praga frekvencije metala, elektroni se oslobađaju iz metala.
Izjava (3): Ova izjava je netočna. Izlazni rad metala je minimalni rad ili minimalna energija potrebna za uklanjanje elektrona s površine metala. Izlazni rad za svaki metal ovisi o karakteristikama metala.
[irp]
5.
( 1) Elektroni koji se zrače u fotoelektričnom efektu nazivaju se fotonski elektroni
(2) Brzina izračenih elektrona ne ovisi o intenzitetu svjetlosti koja pada na metalnu površinu
(3) Kinetička energija emitiranih elektrona ovisi o energiji svjetlosnih valova na metalnoj površini
(4) Za uklanjanje elektrona s metalne površine neovisno o pragu frekvencije (fo)
Točna tvrdnja o fotoelektričnom efektu je…
Riješenje
(1) Elektroni koji se zrače nazivaju se fotoelektroni
(2) Brzina izračenih elektrona odgovara broju ili broju elektrona emitiranih tijekom određenog vremenskog razdoblja. Na brzinu emitiranih elektrona utječe intenzitet svjetlosti, gdje je intenzitet svjetlosti povezan s brzinom prijenosa svjetlosti. Intenzitet svjetlosti utječe samo kada je energija svjetlosti veća od energije metalnog praga. Ako je energija svjetlosti manja od energije praga metala, intenzitet svjetlosti nema učinka.
(3) Ova je tvrdnja točna. Kinetička energija emitiranih elektrona ovisi o energiji svjetlosnih valova na površini metala. Elektron se oslobađa s površine metala samo kada je svjetlosna energija veća od praga energije metala.
(4) Ova tvrdnja je netočna. Ako je frekvencija dolaznog svjetlosnog vala manja od metalne pragovne frekvencije, elektroni se ne oslobađaju. Dakle, pražnjenje elektrona ovisi o pragovnoj frekvenciji.
6.
(1) frekvencija svjetlosti koja osvjetljava katodu mora biti veća od praga frekvencije
(2) radna funkcija metalne katode je veća od energije svjetlosti koja osvjetljava katodu
(3) prag valne duljine mora biti veći od valne duljine svjetlosti koja obasjava katodu
(4) kinetička energija elektrona oslobođenih s katode mora biti veća od praga energije
Da bi se fotoelektroni susreli:
Riješenje
(1) Ova je tvrdnja točna. Fotoelektrični proces nastaje kada je frekvencija svjetlosti koja osvjetljava katodni metal veća od granične frekvencije katodnog metala.
(2) Ova tvrdnja je netočna. Izlazni rad je minimalni rad ili minimalna energija potrebna za oslobađanje elektrona. Da bi došlo do fotoelektričnog efekta, svjetlosna energija mora biti veća od izlaznog rada metalne katode.
(3) Ova tvrdnja je netočna. Fotoelektrični proces nastaje kada valna duljina svjetlosti obasjava katodu, veća od granične valne duljine metalne katode.
(4) Ova je tvrdnja točna. Da bi elektroni izašli iz metala, kinetička energija mora biti veća od praga energije katodnog metala.
Točni odgovori su (1) i (4).
[irp]
7. Obratite pozornost na sljedeću izjavu:
(1) Radna funkcija metala mora biti manja od svjetlosne energije koja osvjetljava metalnu katodu
(2) Energija katodnog praga je veća od svjetlosne energije koja osvjetljava metal katode
(3) Kinetička energija elektrona oslobođenih s katode uvijek je veća od energije katodnog praga
(4) Kinetička energija elektrona oslobođenih s površine katode proporcionalna je energiji svjetlosti koja osvjetljava katodu
Točna tvrdnja o fotoelektričnom efektu je…
Riješenje
(1) Ova tvrdnja je istinita
(2) Ova tvrdnja je lažna
(3) Ova tvrdnja je istinita
(4) Ova tvrdnja vrijedi samo ako je energija svjetlosti koja pada na katodu veća od praga energije katodnog metala. Ako je svjetlosna energija manja od praga energije metala, tada se elektroni ne mogu odvojiti od površine katodnog metala.
[irp]
