Fotoelektriniai efektai – problemos ir sprendimai
1. Teisingas teiginys apie fotoelektrinį efektą yra …
A. Galima paaiškinti laikant šviesą banga
B. Metalo paviršiaus išlaisvintų elektronų skaičius sumažės, jei šviesos dažnis padidės
C. Šviesos intensyvumas neturi įtakos iš metalo paviršiaus išeinančių elektronų energijai.
D. Fotoelektrinis efektas pasireiškia infraraudonųjų spindulių diapazone
E. Fotoelektrinis efektas atsiras, kai metalo šviesos intensyvumas bus didelis
Sprendimas
A. Fotoelektrinį efektą galima paaiškinti laikant šviesą dalele, o ne banga. Šviesos energija bangoms judant nepasiskirsto tolygiai, o yra maži paketai, vadinami fotonais, kitaip tariant, šviesos kvantais (įsivaizduokite tai kaip lietaus vandenį).
B. Jei šviesos dažnis didėja , padidėja iš metalo paviršiaus išeinančių elektronų skaičius. Kai šviesos dažnis didėja, padidėja ir šviesos energija. Kuo didesnė energija sugeriama, tuo daugiau elektronų išeina iš metalo paviršiaus.
C. Šviesos intensyvumas atitinka energijos emisijos greitį arba šviesos energijos greitį metalo paviršiuje. Padidėjęs šviesos intensyvumas nereiškia, kad padidėja šviesos energija. Fotono energija (E = hf) priklauso nuo dažnio (f) arba bangos ilgio ir Planko konstantos (h).
D. Fotoelektrinis efektas pasireiškia ultravioletinės šviesos, t. y. ultravioletinių spindulių, dažniu arba bangos ilgiu. Ultravioletinis dažnis yra slenkstinis dažnis, kuriuo fotonų energija gali išlaisvinti elektronus iš metalo paviršiaus. Infraraudonųjų spindulių dažnis negali būti toks, nes jis per mažas, kitaip rentgeno ir gama spindulių dažnis gali būti didesnis nei ultravioletinių spindulių.
E. Šviesos intensyvumas neturi įtakos fotoelektriniam efektui
Teisingas atsakymas yra C.
2.
(1) Fotoelektrinį efektą galima paaiškinti darant prielaidą, kad šviesa susideda iš energijos paketų
(2) Fotoelektrinis efektas gali įrodyti, kad šviesa gali elgtis kaip banga
(3) Iš metalo paviršiaus išeinančio elektrono energija priklauso nuo dažnio
(4) Fotoelektrinis efektas pasireiškia infraraudonųjų spindulių srityje
Teisingas teiginys apie fotoelektrinį efektą yra...
A. (1) ir (2)
B. (1) ir (3)
C. (1) ir (4)
D. (2) ir (3)
E. (2) ir (4)
Sprendimas
Teisingas atsakymas yra B.
[irp]
3.
(1) Elektronų atsiskyrimą nuo metalo lemia įeinančios šviesos bangos ilgis
(2) Įeinančios šviesos intensyvumas negarantuoja elektronų pašalinimo nuo metalo paviršiaus.
(3) Žemiau slenkstinio dažnio elektronai lieka už metalo ribų, nes padidėja įeinančios šviesos intensyvumas.
Teisingas teiginys apie fotoelektrinį efektą yra...
Sprendimas
Teiginys (1): Šis teiginys teisingas. Jei ateinančios bangos ilgis yra mažesnis už metalo slenksčio bangos ilgį, elektronai neišsiskiria.
Teiginys (2): Šis teiginys teisingas. Elektronų išėjimas iš metalo paviršiaus priklauso nuo dažnio, bangos ilgio arba šviesos energijos.
Teiginys (3): Šis teiginys yra klaidingas. Elektronai išeina iš metalo, jei šviesos dažnis yra didesnis už metalo slenksčio dažnį. Elektronų nebuvimas metalo paviršiuje priklauso nuo šviesos energijos, o ne nuo šviesos intensyvumo. Šviesos energija priklauso nuo dažnio arba bangos ilgio (E = hf). Šviesos intensyvumas yra susijęs su šviesos energijos spinduliavimo greičiu.
4.
(1) Elektronai gali išeiti iš metalinių paviršių, kai metalą spinduliuoja elektromagnetinės bangos
(2) Elektronų atsiskyrimas nuo metalo paviršiaus priklauso nuo įeinančios šviesos dažnio
(3) Kiekvieno metalo atliktas darbas yra tas pats
Teisingas teiginys apie fotoelektrinį efektą yra...
Sprendimas
Teiginys (1): Šis teiginys yra teisingas. Elektromagnetinės bangos susideda iš daugelio bangų tipų, turinčių skirtingus dažnius arba bangos ilgius. Tik elektromagnetinės bangos, kurių dažnis arba bangos ilgis yra didesnis už slenkstį arba bangos ilgio dažnį, gali pašalinti elektronus iš metalo.
Teiginys (2): Šis teiginys teisingas. Jei šviesos dažnis yra mažesnis už metalo slenksčio dažnį, elektronas yra neatskiriamas nuo metalo. Ir atvirkščiai, jei šviesos dažnis yra didesnis už metalo slenksčio dažnį, elektronai išsiskiria iš metalo.
Teiginys (3): Šis teiginys yra klaidingas. Metalo darbo funkcija yra minimalus darbas arba minimali energija, reikalinga elektronams pašalinti nuo metalo paviršiaus. Kiekvieno metalo darbo funkcija priklauso nuo metalo savybių.
[irp]
5.
( 1) Fotoelektrinio efekto metu spinduliuojami elektronai vadinami fotonų elektronais
(2) Spinduliuojamų elektronų greitis nepriklauso nuo metalo paviršių veikiančios šviesos intensyvumo.
(3) Skleidžiamų elektronų kinetinė energija priklauso nuo šviesos bangų energijos ant metalo paviršiaus.
(4) Pašalinti elektronus nuo metalo paviršiaus nepriklausomai nuo slenkstinio dažnio (fo)
Teisingas teiginys apie fotoelektrinį efektą yra...
Sprendimas
(1) Spinduliuojami elektronai vadinami fotoelektronais
(2) Spinduliuojamų elektronų sparta atitinka per tam tikrą laikotarpį išspinduliuotų elektronų skaičių. Išspinduliuojamų elektronų spartai įtakos turi šviesos intensyvumas, o šviesos intensyvumas yra susijęs su šviesos perdavimo sparta. Šviesos intensyvumas veikia tik tada, kai šviesos energija yra didesnė už metalo slenksčio energiją. Jei šviesos energija yra mažesnė už metalo slenksčio energiją, šviesos intensyvumas neturi jokios įtakos.
(3) Šis teiginys teisingas. Išspinduliuotų elektronų kinetinė energija priklauso nuo šviesos bangų energijos metalo paviršiuje. Elektronas išsiskiria iš metalo paviršiaus tik tada, kai šviesos energija yra didesnė už metalo slenkstinę energiją.
(4) Šis teiginys yra klaidingas. Jei įeinančios šviesos bangos dažnis yra mažesnis už metalo slenksčio dažnį, elektronai neišsiskiria. Taigi elektronų iškrovimas priklauso nuo slenksčio dažnio.
6.
(1) katodą apšviečiančios šviesos dažnis turi būti didesnis už slenksčio dažnį
(2) metalinio katodo darbinė funkcija yra didesnė už katodą apšviečiančios šviesos energiją
(3) slenksčio bangos ilgis turi būti didesnis už katodą šviečiančios šviesos bangos ilgį
(4) iš katodo išsiskiriančių elektronų kinetinė energija turi būti didesnė už slenkstinę energiją
Kad fotoelektronai būtų sutikti:
Sprendimas
(1) Šis teiginys teisingas. Fotoelektrinis reiškinys įvyksta, kai katodo metalą apšviečiančios šviesos dažnis yra didesnis už katodo metalo slenksčio dažnį.
(2) Šis teiginys yra klaidingas. Darbo funkcija yra mažiausias darbas arba mažiausia energija, reikalinga elektronams išlaisvinti. Kad įvyktų fotoelektrinis reiškinys, šviesos energija turi būti didesnė už metalinio katodo darbo funkciją.
(3) Šis teiginys yra klaidingas. Fotoelektrinis reiškinys įvyksta, kai katodą apšviečiančios šviesos bangos ilgis yra didesnis nei metalinio katodo slenkstinis bangos ilgis.
(4) Šis teiginys teisingas. Kad ištrūktų iš metalo, elektronų kinetinė energija turi būti didesnė už katodo metalo slenkstinę energiją.
Teisingi atsakymai yra (1) ir (4).
[irp]
7. Atkreipkite dėmesį į šį teiginį:
(1) Metalo darbinė funkcija turi būti mažesnė už šviesos energiją, apšviečiančią metalinį katodą.
(2) Katodo slenksčio energija yra didesnė už šviesos energiją, apšviečiančią katodo metalą
(3) Iš katodo išsiskiriančių elektronų kinetinė energija visada yra didesnė už katodo slenksčio energiją
(4) Iš katodo paviršiaus išsiskiriančių elektronų kinetinė energija yra proporcinga katodą apšviečiančios šviesos energijai.
Tikslus fotoelektrinio efekto aprašymas yra...
Sprendimas
(1) Šis teiginys yra teisingas
(2) Šis teiginys yra klaidingas
(3) Šis teiginys yra teisingas
(4) Šis teiginys teisingas tik tuo atveju, jei į katodą krintančios šviesos energija yra didesnė už katodo metalo slenkstinę energiją. Jei šviesos energija yra mažesnė už metalo slenkstinę energiją, elektronų negalima atskirti nuo katodo metalo paviršiaus.
[irp]
