प्रकाशविद्युत परिणाम – समस्या आणि उपाय
१. प्रकाशविद्युत परिणामाबद्दलचे योग्य विधान हे आहे …
अ. प्रकाशाला तरंग मानल्यास याचे स्पष्टीकरण देता येते.
ब. प्रकाशाची वारंवारता वाढल्यास धातूच्या पृष्ठभागातून बाहेर पडणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या कमी होईल.
C. प्रकाशाच्या तीव्रतेचा धातूच्या पृष्ठभागातून बाहेर पडणाऱ्या इलेक्ट्रॉनच्या ऊर्जेवर परिणाम होत नाही.
डी. प्रकाशविद्युत परिणाम अवरक्त क्षेत्रात होतो.
ई. जेव्हा धातूवरील प्रकाशाची तीव्रता जास्त असते, तेव्हा प्रकाशविद्युत परिणाम घडून येईल.
उपाय
प्रकाशाला तरंग न मानता, एक कण मानल्यास प्रकाशविद्युत परिणामाचे स्पष्टीकरण देता येते. तरंगांप्रमाणे प्रकाश ऊर्जा सलगपणे वितरित होत नाही, तर ती फोटॉन किंवा प्रकाश क्वांटा नावाच्या लहान पुंजक्यांच्या स्वरूपात असते (याची कल्पना पावसाच्या पाण्याप्रमाणे करा).
ब. जर प्रकाशाची वारंवारता वाढली , तर धातूच्या पृष्ठभागातून बाहेर पडणाऱ्या इलेक्ट्रॉन्सची संख्या वाढते. जेव्हा प्रकाशाची वारंवारता वाढते, तेव्हा प्रकाशाची ऊर्जा वाढते. जितकी जास्त ऊर्जा शोषली जाते, तितके जास्त इलेक्ट्रॉन्स धातूच्या पृष्ठभागातून बाहेर पडतात.
C. प्रकाशाची तीव्रता ही ऊर्जेच्या उत्सर्जनाच्या वेगाशी किंवा धातूच्या पृष्ठभागावरील प्रकाश ऊर्जेच्या जलदतेशी संबंधित असते. प्रकाशाची तीव्रता वाढली याचा अर्थ असा नाही की प्रकाशाची ऊर्जा वाढली आहे. फोटॉन ऊर्जा (E = hf) ही वारंवारता (f) किंवा तरंगलांबी आणि प्लांक स्थिरांक (h) यांवर अवलंबून असते.
डी. फोटोइलेक्ट्रिक परिणाम अतिनील प्रकाशाच्या म्हणजेच अतिनील किरणांच्या वारंवारतेवर किंवा तरंगलांबीवर होतो. अतिनील वारंवारता ही एक उंबरठा वारंवारता आहे, ज्यावर फोटॉन ऊर्जा धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन मुक्त करण्यास सक्षम असते. इन्फ्रारेड वारंवारता हे शक्य नाही कारण ती खूपच कमी असते, अन्यथा, एक्स-रे आणि गॅमा किरणांची वारंवारता अतिनीलपेक्षा जास्त असल्यामुळे हे शक्य झाले असते.
ई. प्रकाशाच्या तीव्रतेचा प्रकाशविद्युत परिणामावर परिणाम होत नाही.
योग्य उत्तर C आहे.
2.
(1) प्रकाश हा ऊर्जा पुंजक्यांचा बनलेला असतो असे गृहीत धरल्यास प्रकाशविद्युत परिणामाचे स्पष्टीकरण देता येते.
(2) प्रकाशविद्युत परिणाम हे सिद्ध करू शकतो की प्रकाश एका लाट
(3) धातूच्या पृष्ठभागातून बाहेर पडणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा वारंवारतेवर अवलंबून असते
(4) प्रकाशविद्युत परिणाम अवरक्त प्रदेशाच्या परिसरात होतो
प्रकाशविद्युत परिणामाबद्दलचे खरे विधान हे आहे की…
अ. (1) आणि (2)
ब. (1) आणि (3)
सी. (1) आणि (4)
डी. (2) आणि (3)
ई. (2) आणि (4)
उपाय
योग्य उत्तर B आहे.
[irp]
3.
(1) धातूपासून इलेक्ट्रॉनचे विलग होणे हे आत येणाऱ्या प्रकाशाच्या तरंगलांबीवर अवलंबून असते.
(2) येणाऱ्या प्रकाशाची तीव्रता धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन काढून टाकण्याची हमी देत नाही.
(3) उंबरठा वारंवारतेच्या खाली, येणाऱ्या प्रकाशाची तीव्रता वाढल्यामुळे इलेक्ट्रॉन धातूच्या बाहेर राहतात.
प्रकाशविद्युत परिणामासंबंधीचे योग्य विधान हे आहे…..
उपाय
विधान (1): हे विधान सत्य आहे. जर येणारी तरंगलांबी धातूच्या उंबरठ्याच्या तरंगलांबीपेक्षा लहान असेल तर इलेक्ट्रॉन मुक्त होत नाहीत.
विधान (2): हे विधान सत्य आहे. धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉनचे बाहेर पडणे हे वारंवारता किंवा तरंगलांबी किंवा प्रकाश ऊर्जेवर अवलंबून असते.
विधान (३): हे विधान असत्य आहे. जर प्रकाशाची वारंवारता धातूच्या उंबरठा वारंवारतेपेक्षा जास्त असेल तर इलेक्ट्रॉन धातूमधून बाहेर पडतात. धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉनची अनुपस्थिती प्रकाशाच्या तीव्रतेवर नव्हे, तर प्रकाशाच्या ऊर्जेवर अवलंबून असते. प्रकाश ऊर्जा वारंवारता किंवा तरंगलांबीवर अवलंबून असते (E = hf). प्रकाशाची तीव्रता ही प्रकाश ऊर्जा उत्सर्जित होण्याच्या दराशी संबंधित असते.
4.
(1) जेव्हा धातूवर विद्युत चुंबकीय लहरींचे उत्सर्जन होते, तेव्हा इलेक्ट्रॉन धातूच्या पृष्ठभागातून बाहेर पडू शकतात.
(2) धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉनचे विलग होणे हे आत येणाऱ्या प्रकाशाच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते.
(3) प्रत्येक धातूसाठी कार्यफल समान आहे
प्रकाशविद्युत परिणामासंबंधीचे योग्य विधान हे आहे…..
उपाय
विधान (1): हे विधान सत्य आहे. विद्युतचुंबकीय लहरींमध्ये विविध वारंवारता किंवा तरंगलांबी असलेल्या अनेक प्रकारच्या लहरींचा समावेश असतो. केवळ अशाच विद्युतचुंबकीय लहरी, ज्यांची वारंवारता किंवा तरंगलांबी उंबरठा किंवा तरंगलांबी वारंवारतेपेक्षा जास्त असते, त्या धातूमधून इलेक्ट्रॉन काढून टाकू शकतात.
विधान (२): हे विधान सत्य आहे. जर प्रकाशाची वारंवारता धातूच्या उंबरठा वारंवारतेपेक्षा कमी असेल, तर इलेक्ट्रॉन धातूपासून वेगळे होऊ शकत नाहीत. याउलट, जर प्रकाशाची वारंवारता धातूच्या उंबरठा वारंवारतेपेक्षा जास्त असेल, तर इलेक्ट्रॉन धातूपासून मुक्त होतात.
विधान (3): हे विधान असत्य आहे. धातूचे कार्यफल म्हणजे धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन काढण्यासाठी लागणारे किमान कार्य किंवा किमान ऊर्जा होय. प्रत्येक धातूचे कार्यफल त्या धातूच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असते.
[irp]
5.
( 1) प्रकाशविद्युत परिणामामध्ये उत्सर्जित होणाऱ्या इलेक्ट्रॉन्सना फोटॉन इलेक्ट्रॉन्स म्हणतात.
(2) उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनचा दर धातूच्या पृष्ठभागावर पडणाऱ्या प्रकाशाच्या तीव्रतेवर अवलंबून नसतो.
(3) उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा धातूच्या पृष्ठभागावरील प्रकाश तरंगांच्या ऊर्जेवर अवलंबून असते
(4) थ्रेशोल्ड फ्रिक्वेन्सी (f) विचारात न घेता धातूच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन काढून टाकणेo)
प्रकाशविद्युत परिणामाबद्दलचे सत्य विधान हे आहे.....
उपाय
(1) उत्सर्जित होणाऱ्या इलेक्ट्रॉन्सना फोटोइलेक्ट्रॉन्स म्हणतात
(2) उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनचा दर म्हणजे एका विशिष्ट कालावधीत उत्सर्जित होणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या होय. उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनच्या दरावर प्रकाशाच्या तीव्रतेचा प्रभाव पडतो, जिथे प्रकाशाची तीव्रता ही प्रकाश पारगमनाच्या दराशी संबंधित असते. प्रकाशाची ऊर्जा धातूच्या उंबरठा ऊर्जेपेक्षा जास्त असेल तेव्हाच प्रकाशाच्या तीव्रतेचा परिणाम होतो. जर प्रकाशाची ऊर्जा धातूच्या उंबरठा ऊर्जेपेक्षा कमी असेल, तर प्रकाशाच्या तीव्रतेचा कोणताही परिणाम होत नाही.
(3) हे विधान सत्य आहे. उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा धातूच्या पृष्ठभागावरील प्रकाश लहरींच्या ऊर्जेवर अवलंबून असते. इलेक्ट्रॉन धातूच्या पृष्ठभागावरून तेव्हाच मुक्त होतो, जेव्हा प्रकाशाची ऊर्जा धातूच्या उंबरठा ऊर्जेपेक्षा जास्त असते.
(4) हे विधान असत्य आहे. जर येणाऱ्या प्रकाश तरंगाची वारंवारता धातूच्या उंबरठा वारंवारतेपेक्षा कमी असेल, तर इलेक्ट्रॉन मुक्त होत नाहीत. म्हणून इलेक्ट्रॉनचा विसर्जन उंबरठा वारंवारतेवर अवलंबून असतो.
6.
(1) कॅथोडवर प्रकाश टाकणाऱ्या प्रकाशाची वारंवारता उंबरठा वारंवारतेपेक्षा जास्त असली पाहिजे
(2) धातूच्या कॅथोडचे कार्य कॅथोडला प्रकाशित करणाऱ्या प्रकाशाच्या ऊर्जेपेक्षा जास्त आहे
(3) उंबरठा तरंगलांबी ही कॅथोडवर पडणाऱ्या प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा जास्त असली पाहिजे.
(4) कॅथोडमधून मुक्त झालेल्या इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा उंबरठा ऊर्जेपेक्षा जास्त असली पाहिजे.
फोटोइलेक्ट्रॉनची भेट होण्यासाठी:
उपाय
(1) हे विधान सत्य आहे. जेव्हा कॅथोड धातूवर पडणाऱ्या प्रकाशाची वारंवारता, कॅथोड धातूच्या उंबरठा वारंवारतेपेक्षा जास्त असते, तेव्हा फोटोइलेक्ट्रिक घटना घडते.
(2) हे विधान असत्य आहे. कार्यफल म्हणजे इलेक्ट्रॉन मुक्त करण्यासाठी आवश्यक असलेले किमान कार्य किंवा किमान ऊर्जा होय. प्रकाशविद्युत क्रिया घडण्यासाठी, प्रकाश ऊर्जा ही धातूच्या कॅथोडच्या कार्यफलापेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.
(3) हे विधान असत्य आहे. जेव्हा प्रकाशाची तरंगलांबी धातूच्या कॅथोडच्या उंबरठा तरंगलांबीपेक्षा जास्त असते, तेव्हा फोटोइलेक्ट्रिक क्रिया घडते.
(4) हे विधान सत्य आहे. धातूतून बाहेर पडण्यासाठी, इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा कॅथोड धातूच्या उंबरठा ऊर्जेपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.
योग्य उत्तरे (1) आणि (4) आहेत.
[irp]
७. खालील विधानाकडे लक्ष द्या:
(1) धातूचे कार्यकारी कार्य हे धातूच्या कॅथोडला प्रकाशित करणाऱ्या प्रकाश ऊर्जेपेक्षा कमी असले पाहिजे.
(2) कॅथोड थ्रेशोल्डची ऊर्जा ही कॅथोड धातूवर पडणाऱ्या प्रकाश ऊर्जेपेक्षा जास्त असते
(3) कॅथोडमधून मुक्त झालेल्या इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा ही नेहमी कॅथोड थ्रेशोल्डच्या ऊर्जेपेक्षा जास्त असते.
(4) कॅथोडच्या पृष्ठभागावरून मुक्त झालेल्या इलेक्ट्रॉन्सची गतिज ऊर्जा ही कॅथोडला प्रकाशित करणाऱ्या प्रकाशाच्या ऊर्जेशी समानुपाती असते.
प्रकाशविद्युत परिणामाबद्दलचे नेमके विधान असे आहे…..
उपाय
(1) हे विधान सत्य आहे
(2) हे विधान असत्य आहे
(3) हे विधान सत्य आहे
(4) हे विधान फक्त तेव्हाच खरे आहे जेव्हा कॅथोडवर पडणाऱ्या प्रकाशाची ऊर्जा कॅथोड धातूच्या उंबरठा ऊर्जेपेक्षा जास्त असते. जर प्रकाशाची ऊर्जा धातूच्या उंबरठा ऊर्जेपेक्षा कमी असेल तर इलेक्ट्रॉन धातूच्या कॅथोडच्या पृष्ठभागापासून वेगळे होऊ शकत नाहीत.
[irp]
