Effetti fotoelettrici: problemi e soluzioni
1. L'affermazione corretta sull'effetto fotoelettrico è...
A. Può essere spiegato considerando la luce come un'onda
B. Gli elettroni rilasciati dalla superficie metallica diminuiranno se aumenta la frequenza della luce
C. L'intensità della luce non influisce sull'energia degli elettroni che fuoriescono dalla superficie metallica
D. L'effetto fotoelettrico si verifica nella regione dell'infrarosso
E. L'effetto fotoelettrico si verificherà quando l'intensità luminosa del metallo è elevata
Soluzione
A. L' effetto fotoelettrico può essere spiegato considerando la luce come una particella, non come un'onda. L'energia luminosa non è distribuita in modo continuo durante il movimento delle onde, ma è costituita da piccoli pacchetti chiamati fotoni, o quanti di luce (si pensi all'acqua piovana).
B. Se la frequenza della luce aumenta, aumenta anche il numero di elettroni che fuoriescono dalla superficie metallica. Quando la frequenza della luce aumenta, aumenta anche l'energia della luce. Maggiore è l'energia assorbita, maggiore è il numero di elettroni che fuoriescono dalla superficie metallica.
C. L' intensità della luce corrisponde alla velocità di emissione dell'energia o alla rapidità con cui l'energia luminosa si propaga sulla superficie metallica. Un'intensità luminosa maggiore non significa che l'energia luminosa sia maggiore. L'energia del fotone (E = hf) dipende dalla frequenza (f) o lunghezza d'onda e dalla costante di Planck (h).
D. L'effetto fotoelettrico si verifica alla frequenza o lunghezza d'onda della luce ultravioletta, detta anche raggi ultravioletti. La frequenza ultravioletta è la frequenza di soglia alla quale l'energia del fotone è in grado di rilasciare elettroni dalla superficie del metallo. La frequenza infrarossa non può essere tale perché è troppo bassa; altrimenti, la frequenza dei raggi X e dei raggi gamma potrebbe essere dovuta a una frequenza maggiore di quella ultravioletta.
E. L' intensità della luce non influisce sull'effetto fotoelettrico
La risposta corretta è C.
2.
(1) L'effetto fotoelettrico può essere spiegato ipotizzando che la luce sia costituita da pacchetti di energia
(2) L'effetto fotoelettrico può dimostrare che la luce può comportarsi come un onda
(3) L'energia degli elettroni che escono dalla superficie del metallo dipende dalla frequenza
(4) L'effetto fotoelettrico si verifica nelle vicinanze della regione infrarossa
La vera affermazione sull'effetto fotoelettrico è...
A. (1) e (2)
B. (1) e (3)
C. (1) e (4)
D. (2) e (3)
E. (2) e (4)
Soluzione
La risposta corretta è b.
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3.
(1) Il distacco degli elettroni dal metallo è determinato dalla lunghezza d'onda della luce incidente
(2) L'intensità della luce incidente non garantisce la rimozione degli elettroni dalla superficie metallica
(3) Al di sotto della frequenza di soglia, gli elettroni rimangono fuori dal metallo poiché l'intensità della luce incidente viene amplificata
L'affermazione corretta relativa all'effetto fotoelettrico è...
Soluzione
Affermazione (1): Questa affermazione è vera. Se la lunghezza d'onda in arrivo è inferiore alla lunghezza d'onda della soglia del metallo, gli elettroni non vengono rilasciati.
Affermazione (2): Questa affermazione è vera. L'uscita degli elettroni dalla superficie metallica dipende dalla frequenza, dalla lunghezza d'onda o dall'energia luminosa.
Affermazione (3): Questa affermazione è falsa. Gli elettroni escono dal metallo se la frequenza della luce è maggiore della frequenza di soglia del metallo. L'assenza di elettroni dalla superficie del metallo dipende dall'energia della luce piuttosto che dall'intensità della luce. L'energia della luce dipende dalla frequenza o dalla lunghezza d'onda (E = hf). L'intensità della luce è correlata alla velocità di emissione dell'energia luminosa.
4.
(1) Gli elettroni possono uscire dalle superfici metalliche quando il metallo viene irradiato da onde elettromagnetiche
(2) Il distacco degli elettroni dalla superficie metallica dipende dalla frequenza della luce incidente
(3) La funzione di lavoro per ciascun metallo è la stessa
L'affermazione corretta relativa all'effetto fotoelettrico è...
Soluzione
Affermazione (1): Questa affermazione è vera. Le onde elettromagnetiche sono costituite da molti tipi di onde che hanno frequenze o lunghezze d'onda diverse. Solo le onde elettromagnetiche che hanno una frequenza o lunghezza d'onda maggiore della frequenza di soglia o lunghezza d'onda possono rimuovere gli elettroni dal metallo.
Affermazione (2): Questa affermazione è vera. Se la frequenza della luce è inferiore alla frequenza di soglia del metallo, l'elettrone è inseparabile dal metallo. Viceversa, se la frequenza della luce è maggiore della frequenza di soglia del metallo, gli elettroni vengono rilasciati dal metallo.
Affermazione (3): Questa affermazione è falsa. La funzione lavoro del metallo è il lavoro minimo o l'energia minima necessaria per rimuovere gli elettroni dalla superficie del metallo. La funzione lavoro per ciascun metallo dipende dalle caratteristiche del metallo stesso.
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5.
( 1) Gli elettroni irradiati nell'effetto fotoelettrico sono chiamati fotoni elettroni
(2) La velocità di emissione degli elettroni non dipende dall'intensità della luce che riguarda la superficie metallica
(3) L'energia cinetica degli elettroni emessi dipende dall'energia delle onde luminose sulla superficie metallica
(4) Per rimuovere gli elettroni da una superficie metallica indipendentemente dalla frequenza di soglia (fo)
La vera affermazione sull'effetto fotoelettrico è...
Soluzione
(1) Gli elettroni che vengono irradiati sono chiamati fotoelettroni
(2) La velocità di emissione degli elettroni corrisponde al numero di elettroni emessi in un determinato periodo di tempo. La velocità di emissione degli elettroni è influenzata dall'intensità della luce, dove l'intensità della luce è correlata alla velocità di trasmissione della luce. L'intensità della luce ha effetto solo quando l'energia della luce è maggiore dell'energia di soglia del metallo. Se l'energia della luce è inferiore all'energia di soglia del metallo, l'intensità della luce non ha alcun effetto.
(3) Questa affermazione è vera. L'energia cinetica degli elettroni emessi dipende dall'energia delle onde luminose sulla superficie del metallo. L'elettrone viene rilasciato dalla superficie del metallo solo quando l'energia luminosa è maggiore dell'energia di soglia del metallo.
(4) Questa affermazione è falsa. Se la frequenza dell'onda luminosa incidente è inferiore alla frequenza di soglia metallica, gli elettroni non vengono rilasciati. Quindi la scarica degli elettroni dipende dalla frequenza di soglia.
6.
(1) la frequenza della luce che illumina il catodo deve essere maggiore della frequenza di soglia
(2) la funzione di lavoro del catodo metallico è maggiore dell'energia della luce che illumina il catodo
(3) la lunghezza d'onda di soglia deve essere maggiore della lunghezza d'onda della luce che illumina il catodo
(4) l'energia cinetica degli elettroni rilasciati dal catodo deve essere maggiore dell'energia di soglia
Affinché i fotoelettroni vengano raggiunti:
Soluzione
(1) Questa affermazione è vera. L'effetto fotoelettrico si verifica quando la frequenza della luce che illumina il metallo del catodo è maggiore della frequenza di soglia del metallo del catodo.
(2) Questa affermazione è falsa. La funzione lavoro è il lavoro minimo o l'energia minima necessaria per rilasciare gli elettroni. Affinché si verifichi l'effetto fotoelettrico, l'energia luminosa deve essere maggiore della funzione lavoro del catodo metallico.
(3) Questa affermazione è falsa. L'effetto fotoelettrico si verifica quando la lunghezza d'onda della luce che illumina il catodo è maggiore della lunghezza d'onda di soglia del catodo metallico.
(4) Questa affermazione è vera. Per sfuggire al metallo, l'energia cinetica degli elettroni deve essere maggiore dell'energia di soglia del metallo del catodo.
Le risposte corrette sono (1) e (4).
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7. Osservate la seguente affermazione:
(1) La funzione di lavoro del metallo deve essere inferiore all'energia luminosa che illumina il catodo metallico
(2) L'energia della soglia del catodo è maggiore dell'energia luminosa che illumina il metallo del catodo
(3) L'energia cinetica degli elettroni rilasciati dal catodo è sempre maggiore dell'energia della soglia del catodo
(4) L'energia cinetica degli elettroni rilasciati dalla superficie del catodo è proporzionale all'energia della luce che illumina il catodo
La formulazione esatta sull'effetto fotoelettrico è...
Soluzione
(1) Questa affermazione è vera
(2) Questa affermazione è falsa
(3) Questa affermazione è vera
(4) Questa affermazione è vera solo se l'energia della luce che colpisce il catodo è maggiore dell'energia di soglia del metallo del catodo. Se l'energia della luce è inferiore all'energia di soglia del metallo, gli elettroni non possono essere separati dalla superficie del metallo del catodo.
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