ஒளிமின் விளைவுகள் – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்
1. ஒளிமின் விளைவு பற்றிய சரியான கூற்று …
அ. ஒளியை ஒரு அலையாகக் கருதுவதன் மூலம் விளக்கலாம்.
B. ஒளியின் அதிர்வெண் அதிகரித்தால், உலோகப் பரப்பிலிருந்து வெளியிடப்படும் எலக்ட்ரான்கள் குறையும்.
C. ஒளியின் செறிவு, உலோகப் பரப்பிலிருந்து வெளிவரும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றலைப் பாதிப்பதில்லை.
D. ஒளிமின் விளைவு அகச்சிவப்புப் பகுதியில் ஏற்படுகிறது.
E. உலோகத்தின் ஒளிச்செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது ஒளிமின் விளைவு ஏற்படும்.
தீர்வு
அ. ஒளியை ஒரு அலையாகக் கருதாமல், ஒரு துகளாகக் கருதுவதன் மூலம் ஒளிமின் விளைவை விளக்கலாம். அலைகள் நகரும்போது ஒளி ஆற்றல் தொடர்ச்சியாகப் பரவுவதில்லை, மாறாக அவை ஃபோட்டான்கள் அல்லது ஒளி குவாண்டா எனப்படும் சிறிய பொட்டலங்களாக உள்ளன (இதை மழைநீரைப் போல கற்பனை செய்து பாருங்கள்).
B. ஒளியின் அதிர்வெண் அதிகரித்தால் , உலோகப் பரப்பிலிருந்து வெளியேறும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும். ஒளியின் அதிர்வெண் அதிகரிக்கும்போது , ஒளியின் ஆற்றலும் அதிகரிக்கிறது. உறிஞ்சப்படும் ஆற்றல் எந்த அளவுக்கு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அந்த அளவுக்கு உலோகப் பரப்பிலிருந்து அதிக எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறும்.
C. ஒளியின் செறிவு என்பது ஆற்றல் உமிழப்படும் வேகம் அல்லது உலோகப் பரப்பின் மீது ஒளி ஆற்றல் பாயும் விரைவைக் குறிக்கிறது. ஒளியின் செறிவு அதிகரிப்பதால், ஒளியின் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது என்று அர்த்தமல்ல. ஃபோட்டான் ஆற்றல் (E = hf) அதிர்வெண் (f) அல்லது அலைநீளம் மற்றும் பிளாங்க் மாறிலி (h) ஆகியவற்றைச் சார்ந்துள்ளது.
D. ஒளிமின் விளைவு, புற ஊதா ஒளி அல்லது புற ஊதா கதிர்களின் அதிர்வெண் அல்லது அலைநீளத்தில் ஏற்படுகிறது. புற ஊதா அதிர்வெண் என்பது ஒரு தொடக்க அதிர்வெண் ஆகும், இந்த அதிர்வெண்ணில் ஃபோட்டான் ஆற்றலானது உலோகப் பரப்பிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை வெளியிடத் திறனுடையதாகிறது. அகச்சிவப்பு அதிர்வெண் மிகவும் சிறியதாக இருப்பதால், அது அவ்வாறு இருக்க முடியாது. இல்லையெனில், புற ஊதாவை விட அதிக அதிர்வெண் கொண்டிருப்பதால், எக்ஸ்-கதிர்கள் மற்றும் காமா கதிர்களின் அதிர்வெண் அவ்வாறு இருக்க முடியும்.
E. ஒளியின் செறிவு ஒளிமின் விளைவைப் பாதிப்பதில்லை.
சரியான விடை C ஆகும்.
2.
(1) ஒளி ஆற்றல் பொட்டலங்களைக் கொண்டுள்ளது என்று கருதுவதன் மூலம் ஒளிமின் விளைவை விளக்க முடியும்.
(2) ஒளி ஒரு ஒளியாக செயல்பட முடியும் என்பதை ஒளிமின் விளைவு நிரூபிக்க முடியும். அலை
(3) உலோக மேற்பரப்பில் இருந்து வெளிவரும் எலக்ட்ரான் ஆற்றல் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது
(4) ஒளிமின் விளைவு அகச்சிவப்புப் பகுதியின் அருகாமையில் நிகழ்கிறது
ஒளிமின் விளைவு பற்றிய உண்மையான கூற்று என்னவென்றால்…
அ. (1) மற்றும் (2)
பி. (1) மற்றும் (3)
சி. (1) மற்றும் (4)
டி. (2) மற்றும் (3)
இ. (2) மற்றும் (4)
தீர்வு
சரியான விடை B ஆகும்.
[irp]
3.
(1) உலோகத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் பிரிவது உள்வரும் ஒளியின் அலைநீளத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
(2) உள்வரும் ஒளியின் தீவிரம் உலோக மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை அகற்றுவதற்கு உத்தரவாதம் அளிக்காது
(3) வரம்பு அதிர்வெண்ணுக்குக் கீழே, உள்வரும் ஒளியின் தீவிரம் அதிகரிக்கப்படுவதால் எலக்ட்ரான்கள் உலோகத்திற்கு வெளியே இருக்கும்.
ஒளிமின் விளைவு தொடர்பான சரியான கூற்று.....
தீர்வு
கூற்று (1): இந்தக் கூற்று உண்மையானது. வரும் அலைநீளம் உலோக வரம்பின் அலைநீளத்தை விட சிறியதாக இருந்தால், எலக்ட்ரான்கள் வெளியிடப்படாது.
கூற்று (2): இந்தக் கூற்று உண்மையானது. உலோக மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறுவது அதிர்வெண் அல்லது அலைநீளம் அல்லது ஒளி ஆற்றலைப் பொறுத்தது.
கூற்று (3): இந்தக் கூற்று தவறானது. ஒளியின் அதிர்வெண் உலோகத்தின் வரம்பு அதிர்வெண்ணை விட அதிகமாக இருந்தால், உலோகத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறும். உலோக மேற்பரப்பில் எலக்ட்ரான்கள் இல்லாதது ஒளியின் தீவிரத்தை விட ஒளியின் ஆற்றலைப் பொறுத்தது. ஒளி ஆற்றல் அதிர்வெண் அல்லது அலைநீளத்தைச் சார்ந்தது (E = hf). ஒளியின் தீவிரம், ஒளி ஆற்றல் உமிழப்படும் வீதத்துடன் தொடர்புடையது.
4.
(1) மின்காந்த அலைகளால் உலோகம் கதிர்வீச்சு செய்யப்படும்போது உலோக மேற்பரப்புகளில் இருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறலாம்.
(2) உலோக மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான்கள் பிரிவது உள்வரும் ஒளியின் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது.
(3) ஒவ்வொரு உலோகத்திற்கும் வேலை செயல்பாடு ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்
ஒளிமின் விளைவு தொடர்பான சரியான கூற்று.....
தீர்வு
கூற்று (1): இந்தக் கூற்று உண்மையானது. மின்காந்த அலைகள் வெவ்வேறு அதிர்வெண்கள் அல்லது அலைநீளங்களைக் கொண்ட பல வகை அலைகளைக் கொண்டுள்ளன. வரம்பு அல்லது அலைநீள அதிர்வெண்ணை விட அதிகமான அதிர்வெண் அல்லது அலைநீளத்தைக் கொண்ட மின்காந்த அலைகள் மட்டுமே உலோகத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்களை அகற்ற முடியும்.
கூற்று (2): இந்தக் கூற்று உண்மையானது. ஒளியின் அதிர்வெண் உலோக வரம்பு அதிர்வெண்ணை விடக் குறைவாக இருந்தால், எலக்ட்ரான் உலோகத்திலிருந்து பிரிக்க முடியாததாக இருக்கும். இதற்கு நேர்மாறாக, ஒளியின் அதிர்வெண் உலோக வரம்பு அதிர்வெண்ணை விட அதிகமாக இருந்தால், எலக்ட்ரான்கள் உலோகத்திலிருந்து விடுவிக்கப்படுகின்றன.
கூற்று (3): இந்தக் கூற்று தவறானது. உலோக வேலைச் சார்பு என்பது உலோக மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை அகற்றத் தேவைப்படும் குறைந்தபட்ச வேலை அல்லது குறைந்தபட்ச ஆற்றல் ஆகும். ஒவ்வொரு உலோகத்தின் வேலைச் சார்பும் அந்த உலோகத்தின் பண்புகளைப் பொறுத்தது.
[irp]
5.
( 1) ஒளிமின் விளைவில் கதிர்வீசப்படும் எலக்ட்ரான்கள் ஃபோட்டான் எலக்ட்ரான்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.
(2) கதிர்வீச்சு எலக்ட்ரான் வீதம் உலோக மேற்பரப்பில் படும் ஒளியின் தீவிரத்தை சார்ந்தது அல்ல
(3) உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றல் உலோக மேற்பரப்பில் உள்ள ஒளி அலைகளின் ஆற்றலைப் பொறுத்தது.
(4) வரம்பு அதிர்வெண்ணை (f) சாராமல் ஒரு உலோக மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை அகற்ற.o)
ஒளிமின் விளைவு பற்றிய உண்மையான கூற்று என்னவென்றால்.....
தீர்வு
(1) கதிர்வீச்சு செய்யப்படும் எலக்ட்ரான்கள் போட்டோ எலக்ட்ரான்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.
(2) கதிர்வீச்சு எலக்ட்ரான் வீதம் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட காலப்பகுதியில் உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் வீதமானது ஒளியின் தீவிரத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது, இங்கு ஒளியின் தீவிரம் ஒளி கடத்தும் வீதத்துடன் தொடர்புடையது. ஒளியின் ஆற்றல் உலோகத்தின் வரம்பு ஆற்றலை விட அதிகமாக இருக்கும்போது மட்டுமே ஒளியின் தீவிரம் பாதிப்பை ஏற்படுத்துகிறது. ஒளியின் ஆற்றல் உலோகத்தின் வரம்பு ஆற்றலை விட குறைவாக இருந்தால், ஒளியின் தீவிரம் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது.
(3) இந்தக் கூற்று உண்மையானது. உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றலானது உலோக மேற்பரப்பில் உள்ள ஒளி அலைகளின் ஆற்றலைப் பொறுத்தது. ஒளி ஆற்றலானது உலோகத்தின் வரம்பு ஆற்றலை விட அதிகமாக இருக்கும்போது மட்டுமே எலக்ட்ரான் உலோகத்தின் மேற்பரப்பில் இருந்து வெளியிடப்படுகிறது.
(4) இந்தக் கூற்று தவறானது. உள்வரும் ஒளி அலையின் அதிர்வெண் உலோக வரம்பு அதிர்வெண்ணை விடக் குறைவாக இருந்தால், எலக்ட்ரான்கள் வெளியிடப்படுவதில்லை. எனவே எலக்ட்ரான்களின் வெளியேற்றம் வரம்பு அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது.
6.
(1) எதிர்மின்வாயை ஒளிரச் செய்யும் ஒளியின் அதிர்வெண் வரம்பு அதிர்வெண்ணை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்
(2) உலோக எதிர்மின்வாயின் வேலை செய்யும் செயல்பாடு எதிர்மின்வாயை ஒளிரச் செய்யும் ஒளியின் ஆற்றலை விட அதிகமாக உள்ளது
(3) வரம்பு அலைநீளம் எதிர்மின்வாயில் படும் ஒளியின் அலைநீளத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்
(4) எதிர்மின்வாயிலிருந்து வெளியிடப்படும் எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றல் வரம்பு ஆற்றலை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்
ஒளி எலக்ட்ரான்கள் சந்திக்கப்படுவதற்கு:
தீர்வு
(1) இந்தக் கூற்று உண்மை. எதிர்மின்வாய் உலோகத்தின் மீது படும் ஒளியின் அதிர்வெண், எதிர்மின்வாய் உலோகத்தின் வரம்பு அதிர்வெண்ணை விட அதிகமாக இருக்கும்போது ஒளிமின் விளைவு ஏற்படுகிறது.
(2) இந்தக் கூற்று தவறானது. வேலைச் சார்பு என்பது எலக்ட்ரான்களை வெளியிடத் தேவையான குறைந்தபட்ச வேலை அல்லது குறைந்தபட்ச ஆற்றல் ஆகும். ஒளிமின் நிகழ்வு ஏற்பட, ஒளி ஆற்றலானது உலோக எதிர்மின்வாயின் வேலைச் சார்பை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.
(3) இந்தக் கூற்று தவறானது. உலோக எதிர்மின்வாயின் வரம்பு அலைநீளத்தை விட அதிகமான ஒளியின் அலைநீளம் எதிர்மின்வாயை ஒளிரச் செய்யும் போது ஒளிமின் நிகழ்வு ஏற்படுகிறது.
(4) இந்தக் கூற்று உண்மையானது. உலோகத்திலிருந்து தப்பிக்க, எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றல் எதிர்மின்வாய் உலோகத்தின் வரம்பு ஆற்றலை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.
சரியான விடைகள் (1) மற்றும் (4).
[irp]
7. பின்வரும் கூற்றைக் கவனியுங்கள்:
(1) உலோகத்தின் வேலை செய்யும் செயல்பாடு உலோக எதிர்மின்வாயை ஒளிரச் செய்யும் ஒளி ஆற்றலை விட குறைவாக இருக்க வேண்டும்
(2) எதிர்மின்வாய் வரம்பின் ஆற்றல் எதிர்மின்வாய் உலோகத்தை ஒளிரச் செய்யும் ஒளி ஆற்றலை விட அதிகமாக உள்ளது
(3) எதிர்மின்வாயிலிருந்து வெளியிடப்படும் எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றல் எப்போதும் எதிர்மின்வாய் வரம்பின் ஆற்றலை விட அதிகமாக இருக்கும்.
(4) எதிர்மின்வாய் மேற்பரப்பில் இருந்து வெளியிடப்படும் எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றல், எதிர்மின்வாயை ஒளிரச் செய்யும் ஒளியின் ஆற்றலுக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும்.
ஒளிமின் விளைவு குறித்த சரியான கூற்று இதுதான்.....
தீர்வு
(1) இந்தக் கூற்று உண்மை
(2) இந்தக் கூற்று தவறானது
(3) இந்தக் கூற்று உண்மை
(4) எதிர்மின்வாயில் படும் ஒளியின் ஆற்றல், எதிர்மின்வாய் உலோகத்தின் வரம்பு ஆற்றலை விட அதிகமாக இருந்தால் மட்டுமே இந்தக் கூற்று உண்மையாகும். ஒளியின் ஆற்றல் உலோகத்தின் வரம்பு ஆற்றலை விட குறைவாக இருந்தால், எதிர்மின்வாய் உலோகத்தின் மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான்களைப் பிரிக்க முடியாது.
[irp]
