Fotoelektrické efekty – problémy a riešenia
1. Správne tvrdenie o fotoelektrický efekt je …
A. Dá sa vysvetliť považovaním svetla za vlnu
B. Počet elektrónov uvoľnených kovovým povrchom sa zníži, ak sa zvýši frekvencia svetla
C. Intenzita svetla neovplyvňuje energiu elektrónov vychádzajúcich z povrchu kovu
D. Fotoelektrický jav sa vyskytuje v infračervenej oblasti
E. Fotoelektrický jav nastane, keď je intenzita svetla kovu veľká
Riešenie
A. Fotoelektrický jav možno vysvetliť tak, že svetlo vnímame ako časticu, nie ako vlnu. Svetelná energia sa pri pohybe vĺn nerozdeľuje kontinuálne, ale ide o malé pakety nazývané fotóny, čiže svetelné kvantá (predstavte si to ako dažďovú vodu).
B. Ak je frekvencia svetla vzrástol potom sa počet elektrónov vychádzajúcich z kovového povrchu zvyšuje. Keď sa frekvencia svetla vzrástol energia svetla sa zvyšuje. Čím väčšia energia je absorbovaná, tým viac elektrónov vychádza z kovového povrchu.
C. Intenzita svetla zodpovedá rýchlosti vyžarovania energie alebo rýchlosti šírenia svetelnej energie na povrchu kovu. Intenzita svetlo Zväčšenie neznamená, že sa zväčšuje energia svetla. Energia fotónu (E = hf) závisí od frekvencie (f) alebo vlnovej dĺžky a Planckovej konštanty (h).
D. Fotoelektrický jav sa vyskytuje pri frekvencii alebo vlnovej dĺžke ultrafialového svetla, známeho aj ako ultrafialové lúče. Ultrafialová frekvencia je prahová frekvencia, pri ktorej je fotónová energia schopná uvoľňovať elektróny z kovového povrchu. Infračervená frekvencia nemôže byť taká, pretože je príliš malá, inak by frekvencia röntgenového a gama žiarenia mohla byť spôsobená vyššou frekvenciou ako ultrafialové žiarenie.
E. Intenzita svetla neovplyvňuje fotoelektrický javt
TSprávna odpoveď je C.
2.
(1) Fotoelektrický jav možno vysvetliť za predpokladu, že svetlo pozostáva z energetických paketov
(2) Fotoelektrický jav môže dokázať, že svetlo sa môže správať ako vlna
(3) Energia elektrónov vychádzajúcich z kovového povrchu závisí od frekvencie
(4) Fotoelektrický jav sa vyskytuje v blízkosti infračervenej oblasti
Pravdivé tvrdenie o fotoelektrickom jave je…
A. (1) a (2)
B. (1) a (3)
C. (1) a (4)
D. (2) a (3)
E. (2) a (4)
Riešenie
Správna odpoveď je B.
3.
(1) Oddelenie elektrónov od kovu je určené vlnovou dĺžkou prichádzajúceho svetla
(2) Intenzita prichádzajúceho svetla nezaručuje odstránenie elektrónov z povrchu kovu
(3) Pod prahovou frekvenciou zostávajú elektróny mimo kovu, pretože intenzita prichádzajúceho svetla sa zväčšuje.
Správne tvrdenie týkajúce sa fotoelektrického javu je…
Riešenie
Výrok (1): Toto tvrdenie je pravdivé. Ak je vlnová dĺžka, ktorá prichádza, menšia ako vlnová dĺžka prahu kovu, potom sa elektróny neuvoľnia.
Tvrdenie (2): Toto tvrdenie je pravdivé. Výstup elektrónov z povrchu kovu závisí od frekvencie, vlnovej dĺžky alebo svetelnej energie.
Tvrdenie (3): Toto tvrdenie je nepravdivé. Elektróny vychádzajú z kovu, ak je frekvencia svetla vyššia ako prahová frekvencia kovu. Absencia elektrónov na povrchu kovu závisí od energie svetla, a nie od intenzity svetla. Svetelná energia závisí od frekvencia alebo vlnová dĺžka (E = hf). Intenzita svetla súvisí s rýchlosťou vyžarovania svetelnej energie.
4.
(1) Elektróny môžu unikať z kovových povrchov, keď je kov vyžarovaný elektromagnetickými vlnami
(2) Odpojenie elektrónov od povrchu kovu závisí od frekvencie dopadajúceho svetla
(3) Výkonná funkcia je pre každý kov rovnaká
Správne tvrdenie týkajúce sa fotoelektrického javu je…
Riešenie
Výrok (1): Toto tvrdenie je pravdivé. Elektromagnetické vlny pozostávajú z mnohých typov vĺn s rôznymi frekvenciami alebo vlnovými dĺžkami. Iba elektromagnetické vlny s frekvenciou alebo vlnovou dĺžkou vyššou ako prahová hodnota alebo vlnová dĺžka môžu z kovu odstrániť elektróny.
Tvrdenie (2): Toto tvrdenie je pravdivé. Ak je frekvencia svetla menšia ako prahová frekvencia kovu, potom je elektrón neoddeliteľný od kovu. Naopak, ak je frekvencia svetla väčšia ako prahová frekvencia kovu, elektróny sa z kovu uvoľňujú.
Výrok (3): Toto tvrdenie je nepravdivé. Výkonná práca kovu je minimálna práca alebo minimálna energia potrebná na odstránenie elektrónov z povrchu kovu. Výkonná práca pre každý kov závisí od charakteristík kovu.
5.
(1) Elektróny vyžarované pri fotoelektrickom javu sa nazývajú fotónové elektróny
(2) Rýchlosť vyžarovaných elektrónov nezávisí od intenzity svetla dopadajúceho na kovový povrch
(3) Kinetická energia emitovaných elektrónov závisí od energie svetelných vĺn na povrchu kovu.
(4) Odstrániť elektróny z kovového povrchu nezávisle od prahovej frekvencie (fo)
Pravdivé tvrdenie o fotoelektrickom jave je…
Riešenie
(1) Vyžarované elektróny sa nazývajú fotoelektróny
(2) Rýchlosť vyžarovaných elektrónov zodpovedá počtu alebo počtom elektrónov emitovaných za určitý čas. Rýchlosť emitovaných elektrónov je ovplyvnená intenzitou svetla, pričom intenzita svetla súvisí s rýchlosťou prenosu svetla. Intenzita svetla ovplyvňuje iba vtedy, keď je energia svetla väčšia ako energia prahu kovu. Ak je svetelná energia menšia ako prahová energia kovu, intenzita svetla nemá žiadny vplyv.
(3) Toto tvrdenie je pravdivé. Kinetická energia emitovaných elektrónov závisí od energie svetelných vĺn na povrchu kovu. Elektrón sa uvoľní z povrchu kovu iba vtedy, keď je svetelná energia väčšia ako prahová energia kovu.
(4) Toto tvrdenie je nepravdivé. Ak je frekvencia prichádzajúcej svetelnej vlny menšia ako prahová frekvencia kovu, elektróny sa neuvoľnia. Výboj elektrónov teda závisí od prahovej frekvencie.
6.
(1) frekvencia svetla osvetľujúceho katódu musí byť vyššia ako prahová frekvencia
(2) pracovná funkcia kovovej katódy je väčšia ako energia svetla, ktoré osvetľuje katódu
(3) prahová vlnová dĺžka musí byť väčšia ako vlnová dĺžka svetla dopadajúceho na katódu
(4) kinetická energia elektrónov uvoľnených z katódy musí byť väčšia ako prahová energia
Aby sa stretli fotoelektróny:
Riešenie
(1) Toto tvrdenie je pravdivé. Fotoelektrický jav nastáva, keď je frekvencia svetla osvetľujúceho katódový kov vyššia ako prahová frekvencia katódového kovu.
(2) Toto tvrdenie je nepravdivé. Výkon je minimálna práca alebo minimálna energia potrebná na uvoľnenie elektrónov. Aby došlo k fotoelektrickému javu, musí byť svetelná energia väčšia ako výstupná práca kovovej katódy.
(3) Toto tvrdenie je nepravdivé. Fotoelektrický jev nastáva, keď vlnová dĺžka svetla osvetľuje katódu väčšia ako prahová vlnová dĺžka kovovej katódy.
(4) Toto tvrdenie je pravdivé. Aby elektróny unikli z kovu, ich kinetická energia musí byť väčšia ako prahová energia katódového kovu.
Správne odpovede sú (1) a (4).
7Všimnite si nasledujúce vyhlásenie:
(1) Pracovná funkcia kovu musí byť menšia ako svetelná energia osvetľujúca kovovú katódu.
(2) Energia prahu katódy je väčšia ako svetelná energia osvetľujúca kov katódy
(3) Kinetická energia elektrónov uvoľnených z katódy je vždy väčšia ako energia prahu katódy
(4) Kinetická energia elektrónov uvoľnených z povrchu katódy je úmerná energii svetla, ktoré osvetľuje katódu.
Presné tvrdenie o fotoelektrickom jave je…..
Riešenie
(1) Toto tvrdenie je pravdivé
(2) Toto tvrdenie je nepravdivé
(3) Toto tvrdenie je pravdivé
(4) Toto tvrdenie platí iba vtedy, ak je energia svetla dopadajúceho na katódu väčšia ako prahová energia kovu katódy. Ak je svetelná energia menšia ako prahová energia kovu, potom sa elektróny nedajú oddeliť od povrchu kovovej katódy.
