Fotoelektriskie efekti – problēmas un risinājumi
1. Pareizais apgalvojums par fotoelektriskais efekts ir…
A. Var izskaidrot, uzskatot gaismu par vilni
B. Metāla virsmas atbrīvoto elektronu skaits samazināsies, ja gaismas frekvence palielināsies.
C. Gaismas intensitāte neietekmē no metāla virsmas izplūstošo elektronu enerģiju.
D. Fotoelektriskais efekts rodas infrasarkanajā diapazonā
E. Fotoelektriskais efekts radīsies, ja metāla gaismas intensitāte ir liela
Šķīdums
A. Fotoelektrisko efektu var izskaidrot, uzskatot gaismu par daļiņu, nevis par vilni. Gaismas enerģija, viļņiem pārvietojoties, nesadalās nepārtraukti, bet gan ir mazas paketes, ko sauc par fotoniem jeb gaismas kvantiem (iedomājieties to kā lietus ūdeni).
B. Ja gaismas frekvence palielinājās tad no metāla virsmas izplūstošo elektronu skaits palielinās. Kad gaismas frekvence palielinājās Gaismas enerģija palielinās. Jo lielāka enerģija tiek absorbēta, jo vairāk elektronu izplūst no metāla virsmas.
C. Gaismas intensitāte atbilst enerģijas emisijas ātrumam vai gaismas enerģijas ātrumam uz metāla virsmas. Gaismas intensitāte gaisma Palielināts nenozīmē, ka gaismas enerģija ir palielināta. Fotona enerģija (E = hf) ir atkarīga no frekvences (f) vai viļņa garuma un Planka konstantes (h).
D. Fotoelektriskais efekts rodas ultravioletās gaismas, t. i., ultravioleto staru, frekvencē vai viļņa garumā. Ultravioletā frekvence ir robežfrekvence, pie kuras fotonu enerģija spēj atbrīvot elektronus no metāla virsmas. Infrasarkanā frekvence nevar būt, jo tā ir pārāk maza, pretējā gadījumā rentgena un gamma staru frekvence var būt saistīta ar augstāku frekvenci nekā ultravioletais starojums.
E. Gaismas intensitāte neietekmē fotoelektrisko efektut
TPareizā atbilde ir C.
2.
(1) Fotoelektrisko efektu var izskaidrot, pieņemot, ka gaisma sastāv no enerģijas paketēm
(2) Fotoelektriskais efekts var pierādīt, ka gaisma var uzvesties kā vilnis
(3) No metāla virsmas izplūstošā elektronu enerģija ir atkarīga no frekvences
(4) Fotoelektriskais efekts rodas infrasarkanā apgabala tuvumā.
Patiesais apgalvojums par fotoelektrisko efektu ir…
A. (1) un (2)
B. (1) un (3)
C. (1) un (4)
D. (2) un (3)
E. (2) un (4)
Šķīdums
Pareizā atbilde ir B.
3.
(1) Elektronu atdalīšanos no metāla nosaka ienākošās gaismas viļņa garums
(2) Ienākošās gaismas intensitāte negarantē elektronu noņemšanu no metāla virsmas.
(3) Zem sliekšņa frekvences elektroni paliek ārpus metāla, jo ienākošās gaismas intensitāte tiek palielināta.
Pareizais apgalvojums par fotoelektrisko efektu ir…
Šķīdums
Apgalvojums (1): Šis apgalvojums ir patiess. Ja pienākošā viļņa garums ir mazāks par metāla sliekšņa viļņa garumu, tad elektroni netiek atbrīvoti.
Apgalvojums (2): Šis apgalvojums ir patiess. Elektronu izeja no metāla virsmas ir atkarīga no frekvences, viļņa garuma vai gaismas enerģijas.
Apgalvojums (3): Šis apgalvojums ir aplams. Elektroni izdalās no metāla, ja gaismas frekvence ir lielāka par metāla sliekšņa frekvenci. Elektronu neesamība uz metāla virsmas ir atkarīga no gaismas enerģijas, nevis no gaismas intensitātes. Gaismas enerģija ir atkarīga no frekvence vai viļņa garums (E = hf). Gaismas intensitāte ir saistīta ar gaismas enerģijas izstarošanas ātrumu.
4.
(1) Elektroni var izplūst no metāla virsmām, kad metālu izstaro elektromagnētiskie viļņi.
(2) Elektronu atdalīšanās no metāla virsmas ir atkarīga no ienākošās gaismas frekvences.
(3) Katra metāla darba funkcija ir vienāda
Pareizais apgalvojums par fotoelektrisko efektu ir…
Šķīdums
Apgalvojums (1): Šis apgalvojums ir patiess. Elektromagnētiskie viļņi sastāv no daudziem viļņu veidiem ar dažādām frekvencēm vai viļņu garumiem. Tikai elektromagnētiskie viļņi, kuru frekvence vai viļņa garums ir lielāks par slieksni vai viļņa garuma frekvenci, var atdalīt elektronus no metāla.
Apgalvojums (2): Šis apgalvojums ir patiess. Ja gaismas frekvence ir mazāka par metāla sliekšņa frekvenci, tad elektronu nevar atdalīt no metāla. Un otrādi, ja gaismas frekvence ir lielāka par metāla sliekšņa frekvenci, elektroni tiek atbrīvoti no metāla.
Apgalvojums (3): Šis apgalvojums ir aplams. Metāla darba funkcija ir minimālais darbs vai minimālā enerģija, kas nepieciešama, lai atdalītu elektronus no metāla virsmas. Katra metāla darba funkcija ir atkarīga no metāla īpašībām.
5.
(1) Fotoelektriskā efekta laikā izstarotos elektronus sauc par fotonu elektroniem
(2) Izstarotā elektrona ātrums nav atkarīgs no gaismas intensitātes, kas skar metāla virsmu.
(3) Izstaroto elektronu kinētiskā enerģija ir atkarīga no gaismas viļņu enerģijas uz metāla virsmas.
(4) Lai atdalītu elektronus no metāla virsmas neatkarīgi no sliekšņa frekvences (fo)
Patiesais apgalvojums par fotoelektrisko efektu ir...
Šķīdums
(1) Izstarotos elektronus sauc par fotoelektroniem
(2) Izstarotā elektrona ātrums atbilst laika periodā izstaroto elektronu skaitam. Izstaroto elektronu ātrumu ietekmē gaismas intensitāte, kur gaismas intensitāte ir saistīta ar gaismas caurlaidības ātrumu. Gaismas intensitāte ietekmē tikai tad, ja gaismas enerģija ir lielāka par metāla sliekšņa enerģiju. Ja gaismas enerģija ir mazāka par metāla sliekšņa enerģiju, gaismas intensitātei nav nekādas ietekmes.
(3) Šis apgalvojums ir patiess. Izstaroto elektronu kinētiskā enerģija ir atkarīga no gaismas viļņu enerģijas uz metāla virsmas. Elektrons tiek atbrīvots no metāla virsmas tikai tad, ja gaismas enerģija ir lielāka par metāla sliekšņa enerģiju.
(4) Šis apgalvojums ir aplams. Ja ienākošā gaismas viļņa frekvence ir mazāka par metāla sliekšņa frekvenci, elektroni netiek atbrīvoti. Tātad elektronu izlāde ir atkarīga no sliekšņa frekvences.
6.
(1) katoda apgaismojošās gaismas frekvencei jābūt lielākai par sliekšņa frekvenci
(2) metāla katoda darba funkcija ir lielāka nekā gaismas enerģija, kas apgaismo katodu
(3) robežviļņa garumam jābūt lielākam par uz katoda spīdošās gaismas viļņa garumu
(4) no katoda atbrīvoto elektronu kinētiskajai enerģijai jābūt lielākai par sliekšņa enerģiju
Lai satiktos fotoelektroni:
Šķīdums
(1) Šis apgalvojums ir patiess. Fotoelektrisks efekts rodas, ja katoda metālu apgaismojošās gaismas frekvence ir lielāka par katoda metāla sliekšņa frekvenci.
(2) Šis apgalvojums ir aplams. Darba funkcija ir minimālais darbs vai minimālā enerģija, kas nepieciešama elektronu atbrīvošanai. Lai notiktu fotoelektrisks trieciens, gaismas enerģijai ir jābūt lielākai par metāla katoda darba funkciju.
(3) Šis apgalvojums ir aplams. Fotoelektrisks efekts rodas, ja katodu apgaismojošās gaismas viļņa garums ir lielāks par metāla katoda robežviļņa garumu.
(4) Šis apgalvojums ir patiess. Lai izkļūtu no metāla, elektronu kinētiskajai enerģijai jābūt lielākai par katoda metāla sliekšņa enerģiju.
Pareizās atbildes ir (1) un (4).
7Pievērsiet uzmanību šādam apgalvojumam:
(1) Metāla darba funkcijai jābūt mazākai par gaismas enerģiju, kas apgaismo metāla katodu.
(2) Katoda sliekšņa enerģija ir lielāka nekā gaismas enerģija, kas apgaismo katoda metālu
(3) No katoda atbrīvoto elektronu kinētiskā enerģija vienmēr ir lielāka par katoda sliekšņa enerģiju.
(4) No katoda virsmas atbrīvoto elektronu kinētiskā enerģija ir proporcionāla gaismas enerģijai, kas apgaismo katodu.
Precīzs apgalvojums par fotoelektrisko efektu ir…
Šķīdums
(1) Šis apgalvojums ir patiess
(2) Šis apgalvojums ir nepatiess
(3) Šis apgalvojums ir patiess
(4) Šis apgalvojums ir patiess tikai tad, ja uz katodu spīdošās gaismas enerģija ir lielāka par katoda metāla sliekšņa enerģiju. Ja gaismas enerģija ir mazāka par metāla sliekšņa enerģiju, tad elektronus nevar atdalīt no metāla katoda virsmas.
