ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก – ปัญหาและวิธีแก้ไข
1. ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกคือ …
ก. สามารถอธิบายได้โดยพิจารณาว่าแสงเป็นคลื่น
B. จำนวนอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลหะจะลดลงหากความถี่ของแสงเพิ่มขึ้น
ค. ความเข้มของแสงไม่มีผลต่อพลังงานของอิเล็กตรอนที่ออกมาจากพื้นผิวโลหะ
D. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นในย่านอินฟราเรด
E. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกจะเกิดขึ้นเมื่อความเข้มของแสงที่ตกกระทบโลหะมีค่าสูง
Solution
A. ปรากฏการณ์ โฟโตอิเล็กทริกสามารถอธิบายได้โดยพิจารณาแสงเป็นอนุภาค ไม่ใช่คลื่น พลังงานแสงไม่ได้กระจายอย่างต่อเนื่องเหมือนคลื่น แต่เป็นแพ็กเก็ตเล็กๆ ที่เรียกว่าโฟตอน หรือควอนตัมแสง (ลองนึกภาพเหมือนน้ำฝน)
B. ถ้า ความถี่ของแสง เพิ่มขึ้นจำนวนอิเล็กตรอนที่ออกมาจากพื้นผิวโลหะก็จะเพิ่มขึ้น เมื่อความถี่ของแสงเพิ่มขึ้นพลังงานของแสงก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ยิ่งดูดซับพลังงานมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีอิเล็กตรอนออกมาจากพื้นผิวโลหะมากขึ้นเท่านั้น
ค. ความ เข้มของแสงสัมพันธ์กับความเร็วในการปล่อยพลังงานหรือความเร็วของพลังงานแสงบนพื้นผิวโลหะ ความเข้มของ แสงที่เพิ่มขึ้นไม่ได้หมายความว่าพลังงานของแสงจะเพิ่มขึ้น พลังงานของโฟตอน (E = hf) ขึ้นอยู่กับความถี่ (f) หรือความยาวคลื่นและค่าคงที่ของพลังค์ (h)
ง. ปรากฏการณ์ โฟโตอิเล็ก ทริกเกิดขึ้นที่ความถี่หรือความยาวคลื่นของแสงอัลตราไวโอเลต หรือที่เรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลต ความถี่ของรังสีอัลตราไวโอเลตคือความถี่วิกฤติที่พลังงานโฟตอนสามารถปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะได้ ความถี่ของรังสีอินฟราเรดนั้นเป็นไปไม่ได้ เพราะมีค่าน้อยเกินไป มิเช่นนั้น ความถี่ของรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาก็จะสูงกว่าความถี่ของรังสีอัลตราไวโอเลต
E. ความ เข้มของแสงไม่มีผลต่อ ปรากฏการณ์ โฟโตอิเล็กทริก
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
2.
(1) ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกสามารถอธิบายได้โดยการสมมติว่าแสงประกอบด้วยแพ็กเก็ตพลังงาน
(2) ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกสามารถพิสูจน์ได้ว่าแสงสามารถมีพฤติกรรมเป็น คลื่น
(3) พลังงานอิเล็กตรอนที่ออกมาจากพื้นผิวโลหะขึ้นอยู่กับความถี่
(4) ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับย่านอินฟราเรด
ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกคือ…
ก. (1) และ (2)
B. (1) และ (3)
C. (1) และ (4)
ง. (2) และ (3)
E. (2) และ (4)
Solution
คำตอบที่ถูกต้องคือ ข.
[irp]
3.
(1) การหลุดออกของอิเล็กตรอนจากโลหะถูกกำหนดโดยความยาวคลื่นของแสงที่เข้ามา
(2) ความเข้มของแสงที่เข้ามาไม่ได้รับประกันการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะ
(3) ต่ำกว่าความถี่เกณฑ์ อิเล็กตรอนจะยังคงอยู่นอกโลหะเมื่อความเข้มของแสงที่เข้ามาเพิ่มขึ้น
ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกคือ…..
Solution
ข้อความ (1): ข้อความนี้เป็นจริง หากความยาวคลื่นที่เข้ามาน้อยกว่าความยาวคลื่นของเกณฑ์โลหะ อิเล็กตรอนจะไม่ถูกปล่อยออกมา
ข้อความ (2): ข้อความนี้เป็นจริง การปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะขึ้นอยู่กับความถี่หรือความยาวคลื่นหรือพลังงานแสง
ข้อความ (3): ข้อความนี้เป็นเท็จ อิเล็กตรอนจะออกจากโลหะหากความถี่ของแสงมากกว่าความถี่เกณฑ์ของโลหะ การที่ไม่มีอิเล็กตรอนจากพื้นผิวโลหะขึ้นอยู่กับพลังงานของแสงมากกว่าความเข้มของแสง พลังงานของแสงขึ้นอยู่กับความถี่หรือความยาวคลื่น (E = hf) ความเข้มของแสงเกี่ยวข้องกับอัตราการปล่อยพลังงานแสง
4.
(1) อิเล็กตรอนสามารถออกจากพื้นผิวโลหะได้เมื่อโลหะได้รับรังสีจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
(2) การหลุดออกของอิเล็กตรอนจากพื้นผิวโลหะขึ้นอยู่กับความถี่ของแสงที่เข้ามา
(3) ฟังก์ชันงานสำหรับโลหะแต่ละชนิดเหมือนกัน
ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกคือ…..
Solution
ข้อความ (1): ข้อความนี้เป็นจริง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยคลื่นหลายประเภทที่มีความถี่หรือความยาวคลื่นต่างกัน เฉพาะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่หรือความยาวคลื่นมากกว่าค่าเกณฑ์หรือความถี่ความยาวคลื่นเท่านั้นที่สามารถดึงอิเล็กตรอนออกจากโลหะได้
ข้อความ (2): ข้อความนี้เป็นจริง ถ้าความถี่ของแสงน้อยกว่าความถี่เกณฑ์ของโลหะ อิเล็กตรอนจะไม่สามารถแยกออกจากโลหะได้ ในทางกลับกัน ถ้าความถี่ของแสงมากกว่าความถี่เกณฑ์ของโลหะ อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกจากโลหะ
ข้อความ (3): ข้อความนี้เป็นเท็จ ฟังก์ชันงานของโลหะคืองานขั้นต่ำหรือพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะ ฟังก์ชันงานสำหรับโลหะแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของโลหะ
[irp]
5.
( 1) อิเล็กตรอนที่แผ่รังสีในปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเรียกว่าอิเล็กตรอนโฟตอน
(2) อัตราอิเล็กตรอนที่แผ่รังสีไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่เกี่ยวข้องกับพื้นผิวโลหะ
(3) พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับพลังงานของคลื่นแสงบนพื้นผิวโลหะ
(4) เพื่อกำจัดอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะโดยไม่ขึ้นกับความถี่เกณฑ์ (f)o)
ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกคือ…..
Solution
(1) อิเล็กตรอนที่แผ่รังสีเรียกว่าโฟโตอิเล็กตรอน
(2) อัตราการแผ่รังสีอิเล็กตรอนสอดคล้องกับจำนวนหรือจำนวนอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาในช่วงเวลาหนึ่ง อัตราการปล่อยอิเล็กตรอนได้รับอิทธิพลจากความเข้มของแสง โดยความเข้มของแสงมีความสัมพันธ์กับอัตราการส่งผ่านแสง ความเข้มของแสงจะมีผลก็ต่อเมื่อพลังงานของแสงมากกว่าพลังงานของเกณฑ์โลหะ หากพลังงานของแสงน้อยกว่าพลังงานเกณฑ์ของโลหะ ความเข้มของแสงจะไม่มีผล
(3) ข้อความนี้เป็นจริง พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับพลังงานของคลื่นแสงบนพื้นผิวโลหะ อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกจากพื้นผิวโลหะก็ต่อเมื่อพลังงานแสงมากกว่าพลังงานเกณฑ์ของโลหะเท่านั้น
(4) ข้อความนี้เป็นเท็จ หากความถี่ของคลื่นแสงที่เข้ามาน้อยกว่าความถี่เกณฑ์ของโลหะ อิเล็กตรอนจะไม่ถูกปล่อยออกมา ดังนั้นการปล่อยอิเล็กตรอนจึงขึ้นอยู่กับความถี่เกณฑ์
6.
(1) ความถี่ของแสงที่ส่องสว่างแคโทดต้องมากกว่าความถี่เกณฑ์
(2) ฟังก์ชันการทำงานของแคโทดโลหะมีค่ามากกว่าพลังงานแสงที่ส่องสว่างแคโทด
(3) ความยาวคลื่นเกณฑ์ต้องมากกว่าความยาวคลื่นของแสงที่ส่องไปที่แคโทด
(4) พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดต้องมากกว่าพลังงานเกณฑ์
เพื่อให้โฟโตอิเล็กตรอนสามารถเกิดขึ้นได้:
Solution
(1) ข้อความนี้เป็นจริง ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นเมื่อความถี่ของแสงที่ส่องไปยังโลหะแคโทดมีค่ามากกว่าความถี่เกณฑ์ของโลหะแคโทด
(2) ข้อความนี้เป็นเท็จ ฟังก์ชันงานคืองานขั้นต่ำหรือพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการปลดปล่อยอิเล็กตรอน เพื่อให้เกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก พลังงานแสงต้องมากกว่าฟังก์ชันงานของแคโทดโลหะ
(3) ข้อความนี้เป็นเท็จ ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นเมื่อความยาวคลื่นของแสงส่องไปยังแคโทดมากกว่าความยาวคลื่นเกณฑ์ของแคโทดโลหะ
(4) ข้อความนี้เป็นจริง ในการที่จะหลุดออกจากโลหะ พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนจะต้องมากกว่าพลังงานเกณฑ์ของโลหะแคโทด
คำตอบที่ถูกต้องคือ (1) และ (4)
[irp]
7. โปรดสังเกตข้อความต่อไปนี้:
(1) ฟังก์ชันการทำงานของโลหะต้องน้อยกว่าพลังงานแสงที่ส่องสว่างแคโทดโลหะ
(2) พลังงานของเกณฑ์แคโทดมีค่ามากกว่าพลังงานแสงที่ส่องสว่างโลหะแคโทด
(3) พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดจะมากกว่าพลังงานของเกณฑ์แคโทดเสมอ
(4) พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวแคโทดเป็นสัดส่วนกับพลังงานของแสงที่ส่องสว่างแคโทด
คำกล่าวที่ถูกต้องเกี่ยวกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกคือ…..
Solution
(1) ข้อความนี้เป็นจริง
(2) ข้อความนี้เป็นเท็จ
(3) ข้อความนี้เป็นจริง
(4) ข้อความนี้เป็นจริงเฉพาะเมื่อพลังงานแสงที่ส่องไปยังแคโทดมีค่ามากกว่าพลังงานเกณฑ์ของโลหะแคโทด หากพลังงานแสงมีค่าน้อยกว่าพลังงานเกณฑ์ของโลหะ อิเล็กตรอนจะไม่สามารถแยกออกจากพื้นผิวของโลหะแคโทดได้
[irp]
