Ljósvirkniáhrif – vandamál og lausnir
1. Rétta fullyrðingin um ljósvirkni er …
A. Hægt er að útskýra með því að líta á ljós sem bylgju
B. Rafeindir sem losna frá málmyfirborðinu munu minnka ef ljóstíðnin eykst
C. Ljósstyrkur hefur ekki áhrif á orku rafeinda sem koma út úr málmyfirborðinu
D. Ljósvirkni á sér stað á innrauðu svæðinu
E. Ljósvirkni á sér stað þegar ljósstyrkur málmsins er mikill
lausn
A. Hægt er að útskýra ljósrafvirkni með því að líta á ljós sem ögn, ekki sem bylgju. Ljósorka dreifist ekki samfellt þegar bylgjurnar hreyfast heldur eru þær litlar pakkningar sem kallast ljóseindir eða ljóskvanta (ímyndaðu þér það bara eins og regnvatn).
B. Ef tíðni ljóss eykst þá eykst fjöldi rafeinda sem koma út úr málmyfirborðinu. Þegar tíðni ljóss eykst eykst orka ljóssins. Því meiri orka sem ljósið gleypir, því fleiri rafeindir koma út úr málmyfirborðinu.
C. Ljósstyrkur samsvarar hraða orkuútgeislunar eða hraða ljósorku á málmyfirborði. Aukinn ljósstyrkur þýðir ekki að ljósorka hans sé aukin. Ljósorkan (E = hf) er háð tíðninni (f) eða bylgjulengdinni og Plancks-stuðlinum (h).
D. Ljósvirkni á sér stað við tíðni eða bylgjulengd útfjólublás ljóss, einnig þekkt sem útfjólublá geislar. Útfjólubláa tíðnin er þröskuldstíðnin þar sem ljóseindaorka getur losað rafeindir af málmyfirborði. Innrauða tíðnin getur ekki verið of lítil, annars gæti tíðni röntgengeisla og gammageisla stafað af hærri tíðni en útfjólubláa geislun.
E. Ljósstyrkur hefur ekki áhrif á ljósvirkni
Rétta svarið er C.
2.
(1) Ljósvirkni má útskýra með því að gera ráð fyrir að ljós sé samsett úr orkupökkum.
(2) Ljósrafvirknin getur sannað að ljós getur hagað sér eins og bylgja
(3) Rafeindaorka sem kemur út úr málmyfirborðinu er háð tíðninni
(4) Ljósvirkni á sér stað nálægt innrauða svæðinu
Hin sanna fullyrðing um ljósvirkni er ...
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (1) og (4)
D. (2) og (3)
E. (2) og (4)
lausn
Rétta svarið er B.
[irp]
3.
(1) Losun rafeinda frá málminum er ákvörðuð af bylgjulengd innkomandi ljóss.
(2) Styrkur innkomandi ljóss tryggir ekki að rafeindir fjarlægist af málmyfirborðinu.
(3) Undir þröskuldstíðni haldast rafeindirnar utan málmsins þar sem styrkur innkomandi ljóss magnast upp.
Rétta fullyrðingin varðandi ljósvirkni er ...
lausn
Fullyrðing (1): Þessi fullyrðing er sönn. Ef bylgjulengdin sem kemur er minni en bylgjulengd málmþröskuldsins þá losna rafeindirnar ekki.
Fullyrðing (2): Þessi fullyrðing er sönn. Útrás rafeinda frá málmyfirborði er háð tíðni eða bylgjulengd eða ljósorku.
Fullyrðing (3): Þessi fullyrðing er röng. Rafeindir losna úr málmi ef ljóstíðnin er hærri en þröskuldstíðni málmsins. Fjarvera rafeinda frá yfirborði málmsins fer eftir orku ljóssins frekar en styrkleika þess. Ljósorka er háð tíðni eða bylgjulengd (E = hf). Styrkur ljóssins tengist hraða ljósorkunnar sem losnar.
4.
(1) Rafeindir geta losnað úr málmyfirborðum þegar málmur er geislaður af rafsegulbylgjum.
(2) Losun rafeinda frá málmyfirborði fer eftir tíðni innkomandi ljóss.
(3) Vinnufallið fyrir hvert málm er það sama
Rétta fullyrðingin varðandi ljósvirkni er ...
lausn
Fullyrðing (1): Þessi fullyrðing er sönn. Rafsegulbylgjur eru margar gerðir af bylgjum sem hafa mismunandi tíðni eða bylgjulengd. Aðeins rafsegulbylgjur sem hafa tíðni eða bylgjulengd sem er hærri en þröskulds- eða bylgjulengdartíðnin geta fjarlægt rafeindir úr málminum.
Fullyrðing (2): Þessi fullyrðing er sönn. Ef ljóstíðnin er minni en þröskuldstíðni málmsins þá er rafeindin óaðskiljanleg frá málminum. Aftur á móti, ef ljóstíðnin er hærri en þröskuldstíðni málmsins, þá losna rafeindirnar úr málminum.
Fullyrðing (3): Þessi fullyrðing er röng. Málmvinnslufallið er lágmarksvinna eða lágmarksorka sem þarf til að fjarlægja rafeindir af yfirborði málmsins. Vinnufallið fyrir hvert málm fer eftir eiginleikum málmsins.
[irp]
5.
( 1) Rafeindirnar sem geisla frá sér í ljósvirkninni eru kallaðar ljóseindarafeindir.
(2) Hraði geislaðra rafeinda er ekki háður ljósstyrk sem lendir á yfirborði málmsins.
(3) Hreyfiorka rafeindanna sem losna er háð orku ljósbylgjanna á málmyfirborðinu.
(4) Að fjarlægja rafeindir af málmyfirborði óháð þröskuldstíðni (fo)
Hin sanna fullyrðing um ljósvirkni er ...
lausn
(1) Rafeindir sem eru geislaðar eru kallaðar ljósrafeindir.
(2) Hraði geislaðra rafeinda samsvarar fjölda eða fjölda rafeinda sem losna yfir ákveðið tímabil. Hraði losaðra rafeinda er undir áhrifum ljósstyrks, þar sem ljósstyrkur tengist ljósgeislunarhraða. Ljósstyrkur hefur aðeins áhrif þegar ljósorka er meiri en þröskuldorka málmsins. Ef ljósorkan er minni en þröskuldorka málmsins hefur ljósstyrkurinn engin áhrif.
(3) Þessi fullyrðing er sönn. Hreyfiorka rafeindanna sem losna er háð orku ljósbylgjanna á yfirborði málmsins. Rafeindin losnar aðeins frá yfirborði málmsins þegar ljósorkan er meiri en þröskuldorka málmsins.
(4) Þessi fullyrðing er röng. Ef tíðni innkomandi ljósbylgjunnar er minni en þröskuldstíðni málmsins, losna rafeindirnar ekki. Því er losun rafeinda háð þröskuldstíðninni.
6.
(1) tíðni ljóssins sem lýsir upp bakskautið verður að vera hærri en þröskuldstíðnin
(2) virkni málmkatóðsins er meiri en orka ljóssins sem lýsir upp katóðuna.
(3) þröskuldsbylgjulengdin verður að vera meiri en bylgjulengd ljóssins sem skín á katóðuna
(4) hreyfiorka rafeinda sem losna frá katóðu verður að vera meiri en þröskuldorkan
Til þess að ljósrafeindir séu uppfylltar:
lausn
(1) Þessi fullyrðing er sönn. Ljósrafsegulbylting á sér stað þegar tíðni ljóss sem lýsir upp katóðumálminn er hærri en þröskuldstíðni katóðumálmsins.
(2) Þessi fullyrðing er röng. Vinnufallið er lágmarksvinna eða lágmarksorka sem þarf til að losa rafeindir. Til þess að ljósvirkni eigi sér stað verður ljósorkan að vera meiri en vinnufall málmkatóðunnar.
(3) Þessi fullyrðing er röng. Ljósrafsegulkraftur á sér stað þegar bylgjulengd ljóss lýsir upp katóðuna, sem er meiri en þröskuldsbylgjulengd málmkatóðunnar.
(4) Þessi fullyrðing er sönn. Til þess að sleppa úr málminum verður hreyfiorka rafeindanna að vera meiri en þröskuldorka katóðumálmsins.
Réttu svörin eru (1) og (4).
[irp]
7. Takið eftir eftirfarandi fullyrðingu:
(1) Vinnslugeta málmsins verður að vera minni en ljósorkan sem lýsir upp málmkatóðuna.
(2) Orka katóðuþröskuldsins er meiri en ljósorkan sem lýsir upp katóðumálminn
(3) Hreyfiorka rafeinda sem losna frá katóðu er alltaf meiri en orka katóðuþröskuldsins.
(4) Hreyfiorka rafeinda sem losna frá yfirborði katóðunnar er í réttu hlutfalli við orku ljóssins sem lýsir upp katóðuna.
Nákvæm fullyrðing um ljósvirkni er ...
lausn
(1) Þessi fullyrðing er sönn
(2) Þessi fullyrðing er röng
(3) Þessi fullyrðing er sönn
(4) Þessi fullyrðing er aðeins sönn ef orka ljóssins sem skín á katóðuna er meiri en þröskuldsorka katóðumálmsins. Ef ljósorkan er minni en þröskuldsorka málmsins þá er ekki hægt að aðskilja rafeindirnar frá yfirborði málmkatóðunnar.
[irp]
