ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുകൾ - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും

ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുകൾ - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും

1. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള ശരിയായ പ്രസ്താവന ...

എ. പ്രകാശത്തെ ഒരു തരംഗമായി കണക്കാക്കുന്നതിലൂടെ വിശദീകരിക്കാം.

B. പ്രകാശ ആവൃത്തി വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ കുറയും.

C. പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജത്തെ ബാധിക്കുന്നില്ല.

ഡി. ഇൻഫ്രാറെഡ് മേഖലയിലാണ് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം സംഭവിക്കുന്നത്.

E. ലോഹത്തിന്റെ പ്രകാശ തീവ്രത കൂടുതലായിരിക്കുമ്പോൾ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം സംഭവിക്കും.

പരിഹാരം

A. പ്രകാശത്തെ ഒരു തരംഗമായിട്ടല്ല, ഒരു കണികയായി കണക്കാക്കി ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വിശദീകരിക്കാം. തരംഗങ്ങൾ നീങ്ങുമ്പോൾ പ്രകാശ ഊർജ്ജം തുടർച്ചയായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല, പക്ഷേ ഫോട്ടോണുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ലൈറ്റ് ക്വാണ്ട (മഴവെള്ളം പോലെ സങ്കൽപ്പിക്കുക) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ചെറിയ പാക്കറ്റുകളാണ് ഇവ.

B. പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തി കൂടുമ്പോൾ ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളും വർദ്ധിക്കുന്നു. പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തി കൂടുമ്പോൾ പ്രകാശത്തിന്റെ ഊർജ്ജവും വർദ്ധിക്കുന്നു. ഊർജ്ജം കൂടുതലാകുമ്പോൾ ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിക്കുന്നു.

C. പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത ഊർജ്ജോൽസർജ്ജന വേഗതയോ ലോഹ പ്രതലത്തിലെ പ്രകാശോർജ്ജത്തിന്റെ വേഗതയോ ആണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെ ഊർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നു എന്നല്ല അർത്ഥമാക്കുന്നത്. ഫോട്ടോൺ ഊർജ്ജം (E = hf) ആവൃത്തി (f) അല്ലെങ്കിൽ തരംഗദൈർഘ്യം, പ്ലാങ്കിന്റെ സ്ഥിരാങ്കം (h) എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

D. അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തിയിലോ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലോ ആണ് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാകുന്നത്. ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടാൻ ഫോട്ടോൺ ഊർജ്ജത്തിന് കഴിയുന്ന പരിധി ആവൃത്തിയാണ് അൾട്രാവയലറ്റ് ആവൃത്തി. ഇൻഫ്രാറെഡ് ആവൃത്തി വളരെ ചെറുതായതിനാൽ അങ്ങനെയാകാൻ കഴിയില്ല, അല്ലാത്തപക്ഷം, എക്സ്-റേകളുടെയും ഗാമാ കിരണങ്ങളുടെയും ആവൃത്തി അൾട്രാവയലറ്റിനേക്കാൾ ഉയർന്ന ആവൃത്തി മൂലമാകാം.

E. പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തെ ബാധിക്കുന്നില്ല .

ശരിയായ ഉത്തരം സി ആണ്.

2.
(1) പ്രകാശത്തിൽ ഊർജ്ജ പാക്കറ്റുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നുവെന്ന് അനുമാനിച്ചുകൊണ്ട് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വിശദീകരിക്കാം
(2) പ്രകാശത്തിന് ഒരു പോലെ പെരുമാറാൻ കഴിയുമെന്ന് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം തെളിയിക്കുന്നു തിരമാല
(3) ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോൺ ഊർജ്ജം ആവൃത്തിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു
(4) ഇൻഫ്രാറെഡ് മേഖലയുടെ സമീപത്താണ് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം സംഭവിക്കുന്നത്
ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള യഥാർത്ഥ പ്രസ്താവന...

എ. (1) ഉം (2) ഉം

ബി. (1) ഉം (3) ഉം

സി. (1) ഉം (4) ഉം

ഡി. (2) ഉം (3) ഉം

ഇ. (2) ഉം (4) ഉം

പരിഹാരം
ശരിയായ ഉത്തരം ബി ആണ്.

[ഐആർപി]

3.

(1) ലോഹത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ വേർപിരിയൽ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് വരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യമാണ്.
(2) വരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുമെന്ന് ഉറപ്പുനൽകുന്നില്ല.

(3) ത്രെഷോൾഡ് ഫ്രീക്വൻസിക്ക് താഴെ, വരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ ലോഹത്തിന് പുറത്ത് തന്നെ തുടരും.

ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ശരിയായ പ്രസ്താവന .....

പരിഹാരം
പ്രസ്താവന (1): ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്. വരുന്ന തരംഗദൈർഘ്യം ലോഹ പരിധിയുടെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടില്ല.

പ്രസ്താവന (2): ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്. ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുകടക്കുന്നത് ആവൃത്തിയെയോ തരംഗദൈർഘ്യത്തെയോ പ്രകാശോർജ്ജത്തെയോ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

പ്രസ്താവന (3): ഈ പ്രസ്താവന തെറ്റാണ്. പ്രകാശ ആവൃത്തി ലോഹ പരിധി ആവൃത്തിയേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ലോഹത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്നു. ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്നുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ അഭാവം പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയെക്കാൾ പ്രകാശത്തിന്റെ ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രകാശ ഊർജ്ജം ആവൃത്തിയെയോ തരംഗദൈർഘ്യത്തെയോ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു (E = hf). പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത പ്രകാശ ഊർജ്ജം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന നിരക്കുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

4.

(1) വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളാൽ ലോഹം വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ലോഹ പ്രതലങ്ങളിൽ നിന്ന് പുറത്തുകടക്കാൻ കഴിയും.

(2) ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ വേർപിരിയൽ വരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

(3) ഓരോ ലോഹത്തിന്റെയും വർക്ക് ഫംഗ്ഷൻ ഒന്നുതന്നെയാണ്

ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ശരിയായ പ്രസ്താവന .....

പരിഹാരം

പ്രസ്താവന (1): ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്. വ്യത്യസ്ത ആവൃത്തികളോ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളോ ഉള്ള നിരവധി തരം തരംഗങ്ങൾ ചേർന്നതാണ് വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങൾ. പരിധിയിലോ തരംഗദൈർഘ്യ ആവൃത്തിയിലോ കൂടുതലുള്ള ആവൃത്തിയോ തരംഗദൈർഘ്യമോ ഉള്ള വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങൾക്ക് മാത്രമേ ലോഹത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ നീക്കം ചെയ്യാൻ കഴിയൂ.

പ്രസ്താവന (2): ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്. പ്രകാശ ആവൃത്തി ലോഹ പരിധി ആവൃത്തിയേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോൺ ലോഹത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കാനാവാത്തതാണ്. നേരെമറിച്ച്, പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തി ലോഹ പരിധി ആവൃത്തിയേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ ലോഹത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്നു.

പ്രസ്താവന (3): ഈ പ്രസ്താവന തെറ്റാണ്. ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ നീക്കം ചെയ്യാൻ ആവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ പ്രവൃത്തി അല്ലെങ്കിൽ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജമാണ് ലോഹ വർക്ക് ഫംഗ്ഷൻ. ഓരോ ലോഹത്തിന്റെയും വർക്ക് ഫംഗ്ഷൻ ലോഹത്തിന്റെ സവിശേഷതകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

[ഐആർപി]

5.

( 1) ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിൽ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളെ ഫോട്ടോൺ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

(2) വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോൺ നിരക്ക് ലോഹ പ്രതലത്തെ സംബന്ധിച്ച പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല.

(3) പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജം ലോഹ പ്രതലത്തിലെ പ്രകാശ തരംഗങ്ങളുടെ ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

(4) ത്രെഷോൾഡ് ഫ്രീക്വൻസിയിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമായ ഒരു ലോഹ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ (f_o)
ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള ശരിയായ പ്രസ്താവന ....

പരിഹാരം
(1) വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളെ ഫോട്ടോഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

(2) വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോൺ നിരക്ക് ഒരു നിശ്ചിത കാലയളവിൽ പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തിനോ എണ്ണത്തിനോ തുല്യമാണ്. പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ നിരക്ക് പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇവിടെ പ്രകാശ തീവ്രത പ്രകാശ പ്രക്ഷേപണ നിരക്കുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. പ്രകാശത്തിന്റെ ഊർജ്ജം ലോഹ പരിധിയുടെ ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കൂടുതലാകുമ്പോൾ മാത്രമേ പ്രകാശ തീവ്രതയെ ബാധിക്കുകയുള്ളൂ. പ്രകാശ ഊർജ്ജം ലോഹത്തിന്റെ പരിധി ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ, പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്ക് യാതൊരു ഫലവുമില്ല.

(3) ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്. പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജം ലോഹ പ്രതലത്തിലെ പ്രകാശ തരംഗങ്ങളുടെ ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ലോഹത്തിന്റെ ത്രെഷോൾഡ് ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ പ്രകാശ ഊർജ്ജം കൂടുതലാകുമ്പോൾ മാത്രമേ ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോൺ പുറത്തുവരൂ.

(4) ഈ പ്രസ്താവന തെറ്റാണ്. വരുന്ന പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ ആവൃത്തി ലോഹ പരിധി ആവൃത്തിയേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടില്ല. അതിനാൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഡിസ്ചാർജ് പരിധി ആവൃത്തിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

6.
(1) കാഥോഡിനെ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തി, ത്രെഷോൾഡ് ആവൃത്തിയേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കണം
(2) ലോഹ കാഥോഡിന്റെ പ്രവർത്തന ധർമ്മം കാഥോഡിനെ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ വലുതാണ്
(3) കാഥോഡിൽ പ്രകാശിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വലിയ അളവിലുള്ള തരംഗദൈർഘ്യം ഉണ്ടായിരിക്കണം.
(4) കാഥോഡിൽ നിന്ന് പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജം, ത്രെഷോൾഡ് എനർജിയേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കണം
ഫോട്ടോഇലക്ട്രോണുകൾ കണ്ടുമുട്ടുന്നതിന്:

പരിഹാരം
(1) ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്. കാഥോഡ് ലോഹത്തെ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ആവൃത്തി കാഥോഡ് ലോഹത്തിന്റെ പരിധി ആവൃത്തിയേക്കാൾ കൂടുതലാകുമ്പോഴാണ് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് സംഭവിക്കുന്നത്.

(2) ഈ പ്രസ്താവന തെറ്റാണ്. ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടാൻ ആവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ പ്രവൃത്തി അല്ലെങ്കിൽ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജമാണ് വർക്ക് ഫംഗ്ഷൻ. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് സംഭവിക്കണമെങ്കിൽ പ്രകാശ ഊർജ്ജം ലോഹ കാഥോഡിന്റെ പ്രവർത്തന ഫംഗ്ഷനേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കണം.

(3) ഈ പ്രസ്താവന തെറ്റാണ്. ലോഹ കാഥോഡിന്റെ പരിധി തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ കൂടുതലായ തരംഗദൈർഘ്യം പ്രകാശത്തിന്റെ കാഥോഡിനെ പ്രകാശിപ്പിക്കുമ്പോഴാണ് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് സംഭവിക്കുന്നത്.

(4) ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്. ലോഹത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാൻ, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജം കാഥോഡ് ലോഹത്തിന്റെ പരിധി ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കണം.

ശരിയായ ഉത്തരങ്ങൾ (1) ഉം (4) ഉം ആണ്.

[ഐആർപി]

7. താഴെ പറയുന്ന പ്രസ്താവന ശ്രദ്ധിക്കുക:

(1) ലോഹത്തിന്റെ പ്രവർത്തന ധർമ്മം ലോഹ കാഥോഡിനെ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കുറവായിരിക്കണം.

(2) കാഥോഡ് ലോഹത്തെ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കാഥോഡ് ത്രെഷോൾഡിന്റെ ഊർജ്ജം കൂടുതലാണ്

(3) കാഥോഡിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജം കാഥോഡ് പരിധിയുടെ ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ എപ്പോഴും വലുതാണ്

(4) കാഥോഡ് ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജം കാഥോഡിനെ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ഊർജ്ജത്തിന് ആനുപാതികമാണ്.

ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള കൃത്യമായ പ്രസ്താവന .....

പരിഹാരം
(1) ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്

(2) ഈ പ്രസ്താവന തെറ്റാണ്.

(3) ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാണ്

(4) കാഥോഡിൽ പ്രകാശിക്കുന്ന ഊർജ്ജം കാഥോഡ് ലോഹത്തിന്റെ ത്രെഷോൾഡ് ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ മാത്രമേ ഈ പ്രസ്താവന ശരിയാകൂ. പ്രകാശ ഊർജ്ജം ലോഹത്തിന്റെ ത്രെഷോൾഡ് ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോണുകളെ കാഥോഡ് ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കാൻ കഴിയില്ല.

[ഐആർപി]