Fotoelektrični učinki – problemi in rešitve
1. Pravilna trditev o fotoelektričnem učinku je …
A. Lahko se razloži, če svetlobo obravnavamo kot valovanje
B. Število elektronov, ki jih sprošča kovinska površina, se bo zmanjšalo, če se bo frekvenca svetlobe povečala.
C. Intenzivnost svetlobe ne vpliva na energijo elektronov, ki izstopajo iz kovinske površine.
D. Fotoelektrični učinek se pojavi v infrardečem območju
E. Fotoelektrični učinek se pojavi, ko je jakost svetlobe kovine velika.
Rešitev
A. Fotoelektrični učinek lahko razložimo tako, da svetlobo obravnavamo kot delec in ne kot val. Svetlobna energija se ne porazdeli neprekinjeno, ko se valovi premikajo, temveč so to majhni paketi, imenovani fotoni oziroma svetlobni kvanti (predstavljajte si jih kot deževnico).
B. Če se frekvenca svetlobe poveča , se poveča število elektronov, ki prihajajo iz kovinske površine. Ko se frekvenca svetlobe poveča, se poveča tudi energija svetlobe. Večja kot je energija, ki jo svetloba absorbira, več elektronov prihaja iz kovinske površine.
C. Intenzivnost svetlobe ustreza hitrosti oddajanja energije ali hitrosti svetlobne energije na kovinski površini. Povečana intenzivnost svetlobe ne pomeni, da se poveča tudi energija svetlobe. Energija fotona (E = hf) je odvisna od frekvence (f) ali valovne dolžine in Planckove konstante (h).
D. Fotoelektrični učinek se pojavi pri frekvenci ali valovni dolžini ultravijolične svetlobe, znane tudi kot ultravijolični žarki. Ultravijolična frekvenca je prag, pri katerem je energija fotona sposobna sprostiti elektrone s kovinske površine. Infrardeča frekvenca ne more biti, ker je premajhna, sicer je lahko frekvenca rentgenskih in gama žarkov večja od ultravijoličnih.
E. Intenzivnost svetlobe ne vpliva na fotoelektrični učinek
Pravilen odgovor je C.
2.
(1) Fotoelektrični učinek je mogoče razložiti s predpostavko, da svetloba sestoji iz energijskih paketov
(2) Fotoelektrični učinek lahko dokaže, da se svetloba lahko obnaša kot val
(3) Energija elektronov, ki izhajajo iz kovinske površine, je odvisna od frekvence
(4) Fotoelektrični učinek se pojavi v bližini infrardečega območja
Pravilna trditev o fotoelektričnem učinku je ...
A. (1) in (2)
B. (1) in (3)
C. (1) in (4)
D. (2) in (3)
E. (2) in (4)
Rešitev
Pravilen odgovor je B.
[irp]
3.
(1) Odstop elektronov od kovine je določen z valovno dolžino vpadne svetlobe.
(2) Intenzivnost vhodne svetlobe ne zagotavlja odstranitve elektronov s kovinske površine.
(3) Pod pragovno frekvenco elektroni ostanejo zunaj kovine, saj se intenzivnost vhodne svetlobe poveča.
Pravilna trditev v zvezi s fotoelektričnim učinkom je ...
Rešitev
Trditev (1): Ta trditev drži. Če je valovna dolžina, ki prihaja, manjša od valovne dolžine kovinskega praga, se elektroni ne sprostijo.
Trditev (2): Ta trditev drži. Izstop elektronov s kovinske površine je odvisen od frekvence ali valovne dolžine ali svetlobne energije.
Trditev (3): Ta trditev je napačna. Elektroni izstopajo iz kovine, če je svetlobna frekvenca višja od pragovne frekvence kovine. Odsotnost elektronov na kovinski površini je odvisna od energije svetlobe in ne od intenzivnosti svetlobe. Svetlobna energija je odvisna od frekvence ali valovne dolžine (E = hf). Intenzivnost svetlobe je povezana s hitrostjo oddajanja svetlobne energije.
4.
(1) Elektroni lahko izstopajo iz kovinskih površin, ko kovino sevajo elektromagnetni valovi.
(2) Odcep elektronov od kovinske površine je odvisen od frekvence vhodne svetlobe.
(3) Izhodiščno delo za vsako kovino je enako
Pravilna trditev v zvezi s fotoelektričnim učinkom je ...
Rešitev
Trditev (1): Ta trditev drži. Elektromagnetni valovi so sestavljeni iz več vrst valov z različnimi frekvencami ali valovnimi dolžinami. Samo elektromagnetni valovi, ki imajo frekvenco ali valovno dolžino večjo od praga ali valovne frekvence, lahko odstranijo elektrone iz kovine.
Trditev (2): Ta trditev drži. Če je svetlobna frekvenca manjša od pragovne frekvence kovine, potem je elektron neločljiv od kovine. Nasprotno, če je svetlobna frekvenca večja od pragovne frekvence kovine, se elektroni sprostijo iz kovine.
Trditev (3): Ta trditev je napačna. Izhodno delo kovine je minimalno delo ali minimalna energija, potrebna za odstranitev elektronov s kovinske površine. Izhodno delo za vsako kovino je odvisno od značilnosti kovine.
[irp]
5.
( 1) Elektroni, ki jih seva fotoelektrični učinek, se imenujejo fotonski elektroni.
(2) Hitrost sevanih elektronov ni odvisna od intenzivnosti svetlobe, ki pada na kovinsko površino.
(3) Kinetična energija oddanih elektronov je odvisna od energije svetlobnih valov na kovinski površini.
(4) Za odstranitev elektronov s kovinske površine neodvisno od pragovne frekvence (fo)
Pravilna trditev o fotoelektričnem učinku je ...
Rešitev
(1) Elektroni, ki sevajo, se imenujejo fotoelektroni
(2) Hitrost sevanja elektronov ustreza številu elektronov, ki se oddajajo v določenem časovnem obdobju. Na hitrost oddanih elektronov vpliva intenzivnost svetlobe, pri čemer je intenzivnost svetlobe povezana s hitrostjo prenosa svetlobe. Intenzivnost svetlobe vpliva le, če je energija svetlobe večja od energije kovinskega praga. Če je svetlobna energija manjša od energije praga kovine, intenzivnost svetlobe nima vpliva.
(3) Ta trditev drži. Kinetična energija oddanih elektronov je odvisna od energije svetlobnih valov na kovinski površini. Elektron se sprosti s površine kovine le, ko je svetlobna energija večja od praga energije kovine.
(4) Ta trditev je napačna. Če je frekvenca prihajajočega svetlobnega vala manjša od kovinske pragovne frekvence, se elektroni ne sprostijo. Torej je sproščanje elektronov odvisno od pragovne frekvence.
6.
(1) frekvenca svetlobe, ki osvetljuje katodo, mora biti večja od pragovne frekvence
(2) delovna funkcija kovinske katode je večja od energije svetlobe, ki osvetljuje katodo
(3) prag valovne dolžine mora biti večji od valovne dolžine svetlobe, ki sije na katodo
(4) kinetična energija elektronov, sproščenih iz katode, mora biti večja od pragovne energije
Da bi se fotoelektroni srečali:
Rešitev
(1) Ta trditev drži. Fotoelektrični proces se pojavi, ko je frekvenca svetlobe, ki osvetljuje katodno kovino, večja od pragovne frekvence katodne kovine.
(2) Ta trditev je napačna. Izhodno delo je minimalno delo ali minimalna energija, potrebna za sprostitev elektronov. Da bi prišlo do fotoelektričnega pojava, mora biti svetlobna energija večja od izhodnega dela kovinske katode.
(3) Ta trditev je napačna. Fotoelektrični proces nastane, ko valovna dolžina svetlobe osvetli katodo, ki je večja od praga valovne dolžine kovinske katode.
(4) Ta trditev drži. Da bi elektroni ušli iz kovine, mora biti kinetična energija večja od praga energije katodne kovine.
Pravilna odgovora sta (1) in (4).
[irp]
7. Bodite pozorni na naslednjo izjavo:
(1) Delovna funkcija kovine mora biti manjša od svetlobne energije, ki osvetljuje kovinsko katodo.
(2) Energija katodnega praga je večja od svetlobne energije, ki osvetljuje kovino katode.
(3) Kinetična energija elektronov, ki se sproščajo iz katode, je vedno večja od energije katodnega praga.
(4) Kinetična energija elektronov, ki se sproščajo s površine katode, je sorazmerna z energijo svetlobe, ki osvetljuje katodo.
Natančna izjava o fotoelektričnem učinku je ...
Rešitev
(1) Ta trditev drži.
(2) Ta izjava je napačna.
(3) Ta trditev drži.
(4) Ta trditev drži le, če je energija svetlobe, ki sije na katodo, večja od praga energije katodne kovine. Če je svetlobna energija manjša od praga energije kovine, potem elektronov ni mogoče ločiti od površine katodne kovine.
[irp]
