Athari za picha - matatizo na suluhisho
1. Taarifa sahihi kuhusu athari ya fotoelektrikeli ni …
A. Inaweza kuelezewa kwa kuzingatia mwanga kama wimbi
B. Elektroni zinazotolewa na uso wa chuma zitapungua ikiwa masafa ya mwanga yataongezeka
C. Ukali wa mwanga hauathiri nishati ya elektroni zinazotoka kwenye uso wa chuma
D. Athari ya fotoelektrikeli hutokea katika eneo la infrared
E. Athari ya fotoelektri itatokea wakati nguvu ya mwanga wa chuma ni kubwa
Suluhisho
A. Athari ya fotoelektri inaweza kuelezewa kwa kuzingatia mwanga kama chembe, si kama wimbi. Nishati ya mwanga haisambazwi mfululizo kadri mawimbi yanavyosonga lakini ni pakiti ndogo zinazoitwa fotoni au quanta nyepesi (fikiria tu kama maji ya mvua).
B. Ikiwa masafa ya mwanga yanaongezeka basi elektroni zinazotoka kwenye uso wa chuma huongezeka. Masafa ya mwanga yanapoongezeka , nishati ya mwanga huongezeka. Kadiri nishati inavyozidi kufyonza, ndivyo elektroni nyingi zaidi zinazotoka kwenye uso wa chuma.
C. Nguvu ya mwanga inalingana na kasi ya utoaji wa nishati au kasi ya nishati ya mwanga kwenye uso wa chuma. Nguvu ya mwanga iliyopanuliwa haimaanishi kwamba nishati ya mwanga imepanuliwa. Nishati ya fotoni (E = hf) inategemea masafa (f) au urefu wa wimbi na kigezo cha Planck (h).
D. Athari ya fotoelectric hutokea kwenye masafa au urefu wa wimbi la mwanga wa ultraviolet au miale ya ultraviolet. Masafa ya ultraviolet ni masafa ya kizingiti ambapo nishati ya fotoni ina uwezo wa kutoa elektroni kutoka kwenye uso wa chuma. Masafa ya infrared hayawezi kuwa kwa sababu ni madogo sana, vinginevyo, masafa ya miale ya x na miale ya gamma yanaweza kuwa kutokana na masafa makubwa kuliko ultraviolet.
E. Ukali wa mwanga hauathiri athari ya fotoelektriki
Jibu sahihi ni C.
2.
(1) Athari ya fotoelektri inaweza kuelezewa kwa kudhani kuwa mwanga una pakiti za nishati
(2) Athari ya fotoelektri inaweza kuthibitisha kwamba mwanga unaweza kutenda kama wimbi
(3) Nishati ya elektroni inayotoka kwenye uso wa chuma inategemea masafa
(4) Athari ya fotoelektrikeli hutokea karibu na eneo la infrared
Taarifa ya kweli kuhusu athari ya fotoelektrikeli ni…
A. (1) na (2)
B. (1) na (3)
C. (1) na (4)
D. (2) na (3)
E. (2) na (4)
Suluhisho
Jibu sahihi ni B.
3.
(1) Mgawanyiko wa elektroni kutoka kwa chuma huamuliwa na urefu wa wimbi la mwanga unaoingia
(2) Ukali wa mwanga unaoingia hauhakikishi kuondolewa kwa elektroni kutoka kwenye uso wa chuma
(3) Chini ya masafa ya kizingiti, elektroni hubaki nje ya metali kadri nguvu ya mwanga unaoingia inavyoongezeka
Kauli sahihi inayohusiana na athari ya fotoelektrikeli ni…..
Suluhisho
Kauli (1): Kauli hii ni kweli. Ikiwa urefu wa wimbi unaokuja ni mdogo kuliko urefu wa wimbi wa kizingiti cha chuma basi elektroni haziachiliwi.
Kauli (2): Kauli hii ni kweli. Kutoka kwa elektroni kutoka kwenye uso wa chuma hutegemea masafa au urefu wa wimbi au nishati ya mwanga.
Kauli (3): Kauli hii si kweli. Elektroni hutoka kwenye chuma ikiwa masafa ya mwanga ni makubwa kuliko masafa ya kizingiti cha chuma. Kutokuwepo kwa elektroni kutoka kwenye uso wa chuma kunategemea nishati ya mwanga badala ya nguvu ya mwanga. Nishati ya mwanga inategemea masafa au urefu wa wimbi (E = hf). Nguvu ya mwanga inahusiana na kiwango cha kutoa nishati ya mwanga.
4.
(1) Elektroni zinaweza kutoka kwenye nyuso za chuma wakati chuma kinapotolewa na mawimbi ya sumakuumeme
(2) Kutengana kwa elektroni kutoka kwenye uso wa chuma hutegemea masafa ya mwanga unaoingia
(3) Kazi ya kila chuma ni sawa
Kauli sahihi inayohusiana na athari ya fotoelektrikeli ni…..
Suluhisho
Kauli (1): Kauli hii ni kweli. Mawimbi ya sumakuumeme yana aina nyingi za mawimbi ambayo yana masafa au urefu wa mawimbi tofauti. Ni mawimbi ya sumakuumeme pekee ambayo yana masafa au urefu wa mawimbi zaidi ya kizingiti au urefu wa mawimbi ndiyo yanayoweza kuondoa elektroni kutoka kwa chuma.
Kauli (2): Kauli hii ni kweli. Ikiwa masafa ya mwanga ni madogo kuliko masafa ya kizingiti cha chuma basi elektroni haiwezi kutenganishwa na chuma. Kinyume chake, ikiwa masafa ya mwanga ni makubwa kuliko masafa ya kizingiti cha chuma, elektroni hutolewa kutoka kwa chuma.
Kauli (3): Kauli hii si kweli. Kitendakazi cha kazi ya chuma ni kazi ya chini kabisa au nishati ya chini kabisa inayohitajika ili kuondoa elektroni kutoka kwenye uso wa chuma. Kitendakazi cha kazi kwa kila chuma hutegemea sifa za chuma.
5.
( 1) Elektroni zinazotolewa katika athari ya fotoelektriki huitwa elektroni za fotoni
(2) Kiwango cha elektroni kinachotolewa hakitegemei ukubwa wa mwanga unaohusu uso wa chuma
(3) Nishati ya kinetiki ya elektroni zinazotolewa inategemea nishati ya mawimbi ya mwanga kwenye uso wa chuma
(4) Kuondoa elektroni kutoka kwenye uso wa chuma usiotegemea masafa ya kizingiti (fo)
Taarifa ya kweli kuhusu athari ya fotoelektri ni…..
Suluhisho
(1) Elektroni zinazotolewa kwa mionzi huitwa photoelectrons
(2) Kiwango cha elektroni kinachotolewa kinalingana na idadi au idadi ya elektroni zinazotolewa kwa muda fulani. Kiwango cha elektroni zinazotolewa huathiriwa na ukubwa wa mwanga, ambapo ukubwa wa mwanga unahusiana na kiwango cha upitishaji wa mwanga. Ukali wa mwanga huathiri tu wakati nishati ya mwanga ni kubwa kuliko nishati ya kizingiti cha metali. Ikiwa nishati ya mwanga ni ndogo kuliko nishati ya kizingiti cha metali, ukubwa wa mwanga hauna athari.
(3) Kauli hii ni kweli. Nishati ya kinetiki ya elektroni zinazotolewa inategemea nishati ya mawimbi ya mwanga kwenye uso wa chuma. Elektroni hutolewa kutoka kwenye uso wa chuma tu wakati nishati ya mwanga ni kubwa kuliko nishati ya kizingiti cha chuma.
(4) Kauli hii si kweli. Ikiwa masafa ya wimbi la mwanga linaloingia ni madogo kuliko masafa ya kizingiti cha metali, elektroni haziachiliwi. Kwa hivyo utoaji wa elektroni hutegemea masafa ya kizingiti.
6.
(1) masafa ya mwanga unaoangazia kathodi lazima yawe makubwa kuliko masafa ya kizingiti
(2) kazi ya kathodi ya chuma ni kubwa kuliko nishati ya mwanga inayoangazia kathodi
(3) urefu wa wimbi la kizingiti lazima uwe mkubwa kuliko urefu wa wimbi la mwanga unaong'aa kwenye kathodi
(4) nishati ya kinetiki ya elektroni zinazotolewa kutoka kwa kathodi lazima iwe kubwa kuliko nishati ya kizingiti
Ili elektroni za picha ziweze kutimizwa:
Suluhisho
(1) Kauli hii ni kweli. Umeme wa picha hutokea wakati masafa ya mwanga unaoangazia metali ya kathodi, ni makubwa kuliko masafa ya kizingiti cha metali ya kathodi.
(2) Kauli hii si ya kweli. Kitendakazi cha kazi ni kazi ya chini kabisa au nishati ya chini kabisa inayohitajika ili kutoa elektroni. Ili fotoelektrikeli itokee, nishati ya mwanga lazima iwe kubwa kuliko kazi ya kufanya kazi ya kathodi ya chuma.
(3) Kauli hii si ya kweli. Fotoelectric hutokea wakati urefu wa wimbi la mwanga unaangazia kathodi, kubwa kuliko urefu wa wimbi la kizingiti cha kathodi ya chuma.
(4) Kauli hii ni kweli. Ili kuepuka metali, nishati ya kinetiki ya elektroni lazima iwe kubwa kuliko nishati ya kizingiti ya metali ya kathodi.
Majibu sahihi ni (1) na (4).
7. Angalia kauli ifuatayo:
(1) Kazi ya kufanya kazi ya chuma lazima iwe chini ya nishati ya mwanga inayoangazia kathodi ya chuma
(2) Nishati ya kizingiti cha kathodi ni kubwa kuliko nishati ya mwanga inayoangazia metali ya kathodi
(3) Nishati ya kinetiki ya elektroni zinazotolewa kutoka kwa kathodi huwa kubwa zaidi kuliko nishati ya kizingiti cha kathodi.
(4) Nishati ya kinetiki ya elektroni zinazotolewa kutoka kwenye uso wa kathodi ni sawia na nishati ya mwanga ambayo huangazia kathodi
Taarifa kamili kuhusu athari ya fotoelektrikeli ni…..
Suluhisho
(1) Kauli hii ni kweli
(2) Kauli hii ni ya uwongo
(3) Kauli hii ni kweli
(4) Kauli hii ni kweli tu ikiwa nishati ya mwanga inayong'aa kwenye kathodi ni kubwa kuliko nishati ya kizingiti cha metali ya kathodi. Ikiwa nishati ya mwanga ni ndogo kuliko nishati ya kizingiti cha metali basi elektroni haziwezi kutenganishwa na uso wa kathodi ya metali.
