Fotoelektriska effekter – problem och lösningar
1. Det korrekta påståendet om den fotoelektriska effekten är …
A. Kan förklaras genom att betrakta ljus som en våg
B. Antalet elektroner som frigörs av metallytan minskar om ljusfrekvensen ökar
C. Ljusets intensitet påverkar inte energin hos elektroner som kommer ut ur metallytan.
D. Den fotoelektriska effekten uppstår i det infraröda området
E. Den fotoelektriska effekten uppstår när metallens ljusintensitet är stor
Lösning
A. Den fotoelektriska effekten kan förklaras genom att betrakta ljus som en partikel, inte som en våg. Ljusenergi distribueras inte kontinuerligt när vågorna rör sig utan är små paket som kallas fotoner, även kända som ljuskvanta (tänk dig det bara som regnvatten).
B. Om ljusets frekvens ökar ökar antalet elektroner som kommer ut ur metallytan. När ljusets frekvens ökar ökar ljusets energi. Ju mer energi som absorberar, desto fler elektroner kommer ut ur metallytan.
C. Ljusintensiteten motsvarar hastigheten på energiutsläppet eller ljusenergins hastighet på metallytan. Förstorad ljusintensitet betyder inte att ljusets energi förstoras. Fotonenergin (E = hf) beror på frekvensen (f) eller våglängden och Plancks konstant (h).
D. Fotoelektrisk effekt uppstår vid frekvensen eller våglängden för ultraviolett ljus, även känd som ultravioletta strålar. Den ultravioletta frekvensen är tröskelfrekvensen vid vilken fotonenergin kan frigöra elektroner från metallytan. Den infraröda frekvensen kan inte bero på att den är för liten, annars kan frekvensen för röntgenstrålning och gammastrålar bero på högre frekvens än ultraviolett.
E. Ljusets intensitet påverkar inte den fotoelektriska effekten
Det rätta svaret är C.
2.
(1) Den fotoelektriska effekten kan förklaras genom att anta att ljus består av energipaket
(2) Den fotoelektriska effekten kan bevisa att ljus kan bete sig som en våg
(3) Elektronenergin som kommer ut ur metallytan beror på frekvensen
(4) Den fotoelektriska effekten uppstår i närheten av det infraröda området
Det sanna påståendet om den fotoelektriska effekten är…
A. (1) och (2)
B. (1) och (3)
C. (1) och (4)
D. (2) och (3)
E. (2) och (4)
Lösning
Rätt svar är B.
[IRP]
3.
(1) Elektronernas avskiljning från metallen bestäms av det inkommande ljusets våglängd.
(2) Intensiteten hos det inkommande ljuset garanterar inte att elektroner avlägsnas från metallytan.
(3) Under tröskelfrekvensen förblir elektronerna utanför metallen när intensiteten hos det inkommande ljuset förstoras.
Det korrekta påståendet om den fotoelektriska effekten är ...
Lösning
Påstående (1): Detta påstående är sant. Om den utgående våglängden är mindre än metalltröskelns våglängd frigörs inga elektroner.
Påstående (2): Detta påstående är sant. Elektronernas utträde från metallytan beror på frekvensen eller våglängden eller ljusenergin.
Påstående (3): Detta påstående är falskt. Elektroner kommer ut ur metall om ljusfrekvensen är högre än metallens tröskelfrekvens. Avsaknaden av elektroner från metallytan beror på ljusets energi snarare än på ljusets intensitet. Ljusenergin beror på frekvens eller våglängd (E = hf). Ljusintensiteten är relaterad till hur snabbt ljusenergin avges.
4.
(1) Elektroner kan komma ut ur metallytor när metall utstrålas av elektromagnetiska vågor
(2) Elektronernas avskiljning från metallytan beror på frekvensen av inkommande ljus
(3) Arbetsfunktionen för varje metall är densamma
Det korrekta påståendet om den fotoelektriska effekten är ...
Lösning
Påstående (1): Detta påstående är sant. Elektromagnetiska vågor består av många typer av vågor som har olika frekvenser eller våglängder. Endast elektromagnetiska vågor som har en frekvens eller våglängd större än tröskel- eller våglängdsfrekvensen kan avlägsna elektroner från metallen.
Påstående (2): Detta påstående är sant. Om ljusfrekvensen är mindre än metallens tröskelfrekvens är elektronen oskiljbar från metallen. Omvänt, om ljusfrekvensen är större än metallens tröskelfrekvens, frigörs elektronerna från metallen.
Påstående (3): Detta påstående är falskt. Metallarbetsfunktionen är det minsta arbete eller den minsta energi som krävs för att avlägsna elektroner från metallytan. Arbetsfunktionen för varje metall beror på metallens egenskaper.
[IRP]
5.
( 1) De elektroner som utstrålas i den fotoelektriska effekten kallas fotonelektroner
(2) Den utstrålade elektronhastigheten beror inte på ljusintensiteten som påverkar metallytan
(3) Den kinetiska energin hos de emitterade elektronerna beror på energin hos ljusvågorna på metallytan.
(4) Att avlägsna elektroner från en metallyta oberoende av tröskelfrekvensen (fo)
Det sanna påståendet om den fotoelektriska effekten är...
Lösning
(1) Elektroner som utstrålas kallas fotoelektroner
(2) Den utstrålade elektronhastigheten motsvarar antalet eller antalet elektroner som emitteras under en tidsperiod. Hastigheten för emitterade elektroner påverkas av ljusets intensitet, där ljusets intensitet är relaterad till ljustransmissionshastigheten. Ljusets intensitet påverkas endast när ljusets energi är större än metallens tröskelenergi. Om ljusenergin är mindre än metallens tröskelenergi har ljusintensiteten ingen effekt.
(3) Detta påstående är sant. Den kinetiska energin hos de emitterade elektronerna beror på ljusvågornas energi på metallytan. Elektronen frigörs från metallytan endast när ljusenergin är större än metallens tröskelenergi.
(4) Detta påstående är falskt. Om frekvensen för den inkommande ljusvågen är mindre än den metalliska tröskelfrekvensen, frigörs inte elektronerna. Så urladdningen av elektroner beror på tröskelfrekvensen.
6.
(1) ljusfrekvensen som belyser katoden måste vara större än tröskelfrekvensen
(2) metallkatodens arbetsfunktion är större än ljusets energi som belyser katoden
(3) tröskelvåglängden måste vara större än våglängden för ljuset som lyser på katoden
(4) den kinetiska energin hos elektroner som frigörs från katoden måste vara större än tröskelenergin
För att fotoelektroner ska uppfyllas:
Lösning
(1) Detta påstående är sant. Fotoelektrisk effekt uppstår när ljusfrekvensen som belyser katodmetallen är högre än katodmetallens tröskelfrekvens.
(2) Detta påstående är falskt. Arbetsfunktionen är minsta arbete eller minsta energi som krävs för att frigöra elektroner. För att fotoelektrisk effekt ska uppstå måste ljusenergin vara större än metallkatodens arbetsfunktion.
(3) Detta påstående är falskt. Fotoelektrisk effekt uppstår när ljusets våglängd belyser katoden, vilken är större än tröskelvåglängden för metallkatoden.
(4) Detta påstående är sant. För att metallen ska kunna släppas ut måste elektronernas kinetiska energi vara större än katodmetallens tröskelenergi.
De rätta svaren är (1) och (4).
[IRP]
7. Lägg märke till följande påstående:
(1) Metallens arbetsfunktion måste vara mindre än ljusenergin som belyser metallkatoden.
(2) Katodtröskelns energi är större än ljusenergin som belyser katodmetallen
(3) Den kinetiska energin hos elektroner som frigörs från katoden är alltid större än katodtröskelns energi.
(4) Den kinetiska energin hos elektroner som frigörs från katodytan är proportionell mot ljusets energi som belyser katoden.
Det exakta påståendet om den fotoelektriska effekten är...
Lösning
(1) Detta påstående är sant
(2) Detta påstående är falskt
(3) Detta påstående är sant
(4) Detta påstående är endast sant om ljusets energi som skiner på katoden är större än katodmetallens tröskelenergi. Om ljusets energi är mindre än metallens tröskelenergi kan elektronerna inte separeras från katodmetallens yta.
[IRP]
