Чему равна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов вырываемых из металла


Фотоэффект: кинетическая энергия электронов

В этой статье мы вычислим как работу выхода, так и кинетическую энергию электронов, определим их скорость и импульс.

Задача 1. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из рубидия при его освещении ультрафиолетовыми лучами с длиной волны м‚ Дж. Определить работу выхода электронов из рубидия и красную границу фотоэффекта.

Определим работу выхода:

   

   

В электронвольтах это

   

Красная граница фотоэффекта:

   

Ответ: Дж, или 2,14 эВ, нм.
Задача 2. Серебряную пластинку освещают светом с частотой Гц.  Гц. Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

   

   

Работа выхода электронов из серебра равна .

Тогда

   

Ответ: Дж, или 4 эВ.

Задача 3. Вольфрамовую пластину освещают светом с длиной волны . Найти максимальный импульс вылетающих из пластины электронов.

   

Тогда скорость электронов равна

   

А импульс тогда равен (работа выхода для вольфрама )

   

Ответ: кг м/с.

Задача 4. Пластину освещают монохроматическим излучением с длиной волны . Известно, что наибольшее значение импульса, передаваемого пластине одним фотоэлектроном, равно кгм/с. Определить работу выхода электрона из вещества пластины.

   

Импульс равен , поэтому

   

Ответ: Дж, или 3,6 эВ.

Задача 5. Какой скоростью обладают электроны, вырванные с поверхности натрия, при облучении его светом, частота которого Гц? Определить наибольшую длину волны излучения, вызывающего фотоэффект.

Наибольшая длина волны – это красная граница фотоэффекта. Работа выхода для натрия равна . Поэтому

   

Теперь определим скорость электронов:

   

Тогда скорость электронов равна

   

Ответ: нм, м/с.
Задача 6. Максимальная скорость фотоэлектронов, вырванных с поверхности меди при фотоэффекте м /с. Определить частоту света, вызывающего фотоэффект.

Работа выхода для меди равна .

   

   

Ответ: Гц.

 

Задача 7. На металлическую пластину, красная граница фотоэффекта для которой мкм, падает фотон с длиной волны мкм. Во сколько раз скорость фотона больше скорости фотоэлектрона?

Скорость фотоэлектрона равна

   

Скорость фотона – скорость света. Найдем отношение скоростей:

   

Ответ: в 642 раза.

Рабочий лист: кинетическая энергия фотоэлектронов

Свинец, содержащийся в вакууме, освещается светом лазера, вызывая испускание электронов с поверхности металла. Свинец имеет работу выхода 4,25 эВ. Максимальная кинетическая энергия электронов 4,03 эВ. Какую частоту света излучает лазер? Используйте значение 4,14 × 10 эВ⋅с для значения постоянной Планка. Ответ дайте в научном представлении с двумя десятичными знаками.

  • A3.68 × 10 Гц
  • B1,03 × 10 Гц
  • C5.31 × 10 Гц
  • D2.00 × 10 Гц
  • E9.73 × 10 Гц
.

11.3: Фотоэлектрический эффект - Chemistry LibreTexts

Цели обучения

  • Ознакомиться с фотоэлектронным эффектом для сыпучих материалов
  • Понять, как кинетическая энергия и интенсивность фотоэлектронов меняются в зависимости от длины волны падающего света
  • Понять, как кинетическая энергия и интенсивность фотоэлектронов меняются в зависимости от интенсивности падающего света
  • Опишите, что такое рабочая функция, и свяжите ее с энергией ионизации
  • Опишите фотоэффект с помощью квантованной фотонной модели света Эйнштейна

Природа, казалось, была квантованной (прерывистой или дискретной).Если это было так, как уравнения Максвелла могли правильно предсказать результат излучения черного тела? Планк потратил много времени на попытки согласовать поведение электромагнитных волн с дискретной природой излучения черного тела, но безуспешно. Лишь в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн опубликовал еще одну статью, волновая природа света была расширена, чтобы включить в нее интерпретацию света частицами, которая адекватно объясняла уравнение Планка.

Фотоэлектрический эффект был впервые задокументирован в 1887 году немецким физиком Генрихом Герцем, поэтому его иногда называют эффектом Герца.Работая с искровым передатчиком (примитивным радиовещательным устройством), Герц обнаружил, что при поглощении света определенных частот вещества будут испускать видимую искру. В 1899 году эта искра была идентифицирована как возбужденные светом электроны (названные фотоэлектронами ), покидающие поверхность металла Дж.Дж. Томсон (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Фотоэлектрический эффект включает облучение металлической поверхности фотонами достаточно высокой энергии, чтобы заставить электроны выбрасываться из металла.(CC BY-SA-NC; анонимно)

Классическая картина, лежащая в основе фотоэлектронного эффекта, заключалась в том, что атомы в металле содержали электроны, которые дрожали и заставляли колебаться под действием колеблющегося электрического поля падающего излучения. В конце концов, некоторые из них будут расшатаны и выброшены из катода. Стоит внимательно рассмотреть, как можно ожидать, что число , число и скорость испускаемых электронов будет изменяться с интенсивностью и цветом падающего излучения , а также временем, необходимым для наблюдения за фотоэлектронами.

  • Увеличение интенсивности излучения приведет к более сильному сотрясению электронов, поэтому можно было бы ожидать, что будет испускаться больше, и в среднем они будут вылетать с большей скоростью.
  • Увеличение частоты излучения приведет к более быстрому сотрясению электронов, поэтому электроны могут выйти быстрее. В случае очень тусклого света электрону потребуется некоторое время, чтобы достичь достаточной амплитуды вибрации, чтобы раскачиваться.

Экспериментальные результаты Ленарда (зависимость от интенсивности)

В 1902 году ученик Герца Филипп Ленард изучал, как энергия испускаемых фотоэлектронов изменяется в зависимости от интенсивности света.Он использовал угольную дугу и смог увеличить интенсивность в тысячу раз. Выброшенные электроны попадают в другую металлическую пластину, коллектор, который был соединен с катодом проводом с чувствительным амперметром для измерения тока, создаваемого освещением (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Чтобы измерить энергию выброшенных электронов, Ленард зарядил пластину коллектора отрицательно, чтобы оттолкнуть электроны, идущие к ней. Таким образом, только электроны, выброшенные с достаточной кинетической энергией, чтобы подняться на этот потенциальный холм, будут способствовать току.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): фотоэлектрический эксперимент Ленарда. (слева) Фототок увеличения высокой интенсивности света (количество собранных фотоэлектронов). (справа) Низкая интенсивность света снизила фототок. Однако кинетическая энергия выброшенных электронов не зависит от интенсивности падающего света. (CC BY-NC; Юмит Кайя)

Ленард обнаружил, что существует четко определенное минимальное напряжение, которое останавливает прохождение любых электронов (\ (V_ {stop} \)). К удивлению Ленарда, он обнаружил, что \ (V_ {stop} \) вообще не зависит от интенсивности света! Удвоение интенсивности света удвоило количество испускаемых электронов , , но не повлияло на кинетических, , энергий, испускаемых электронов.Более мощное осциллирующее поле выбрасывает больше электронов, но максимальная индивидуальная энергия выброшенных электронов была такой же, как и для более слабого поля (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).

Экспериментальные результаты Милликена (зависимость от длины волны)

Американский физик-экспериментатор Роберт Милликен продолжил эксперименты Ленарда и, используя мощную дуговую лампу, он смог создать достаточную интенсивность света, чтобы разделить цвета и проверить фотоэлектрический эффект, используя свет разных цветов.Он обнаружил, что максимальная энергия выброшенных электронов действительно зависит от цвета - чем короче длина волны, тем выше частота света, излучающего фотоэлектроны с большей кинетической энергией (Рисунки \ (\ PageIndex {3} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): фотоэлектрический эксперимент Милликена. (слева) Падающий синий свет высокой энергии. Батарея представляет собой потенциал, который Ленард использовал для отрицательной зарядки коллекторной пластины, которая на самом деле была бы источником переменного напряжения. Поскольку электроны, испускаемые синим светом, попадают на пластину коллектора, потенциал, обеспечиваемый батареей, меньше \ (V_ {stop} \) для синего света.(справа) Индикатор низкой энергии красный свет. Поскольку электроны, испускаемые красным светом, не попадают на пластину коллектора, потенциал, обеспечиваемый батареей, превышает \ (V_ {stop} \) для красного света. (CC BY-NC; Юмит Кая)

Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {4} \), в экспериментах Ленарда и Милликена наблюдается прямо противоположное классическому поведение. Интенсивность влияет на количество электронов, а частота влияет на кинетическую энергию испускаемых электронов. Из этих зарисовок видно, что

  • кинетическая энергия электронов линейно пропорциональна частоте падающего излучения выше порогового значения \ (ν_0 \) (ток не наблюдается ниже \ (ν_0 \)), а кинетическая энергия не зависит от интенсивности излучения, и
  • количество электронов (т.е.е. электрический ток) пропорционален интенсивности и не зависит от частоты падающего излучения выше порогового значения \ (ν_0 \) (т.е. ниже \ (ν_0 \) ток не наблюдается).
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Схематические рисунки, показывающие характеристики фотоэлектрического эффекта из экспериментов Ленарда и Милликена. (A) Кинетическая энергия любого одиночного испускаемого электрона линейно увеличивается с частотой выше некоторого порогового значения (B) Кинетическая энергия электрона не зависит от интенсивности света выше пороговой частоты и нуля ниже.(C) Количество электронов, испускаемых в секунду (т. Е. Электрический ток), не зависит от частоты света выше пороговой частоты и нуля ниже. (D) Количество электронов линейно увеличивается с интенсивностью света. (CC BY-NC; Юмит Кая)

Классическая теория не описывает эксперимент

Классическая теория предсказывает, что энергия, переносимая светом, пропорциональна его амплитуде, независимо от его частоты, и это не может правильно объяснить наблюдаемую зависимость от длины волны в наблюдениях Ленарда и Милликена.

Как и в случае с большинством экспериментальных результатов, которые мы обсуждаем в этом тексте, описанное выше поведение является упрощением истинных экспериментальных результатов, наблюдаемых в лаборатории. Более сложное описание предполагает более широкое введение более сложной физики и приборов, которые пока игнорируются.

Квантовая картина Эйнштейна

В 1905 году Эйнштейн дал очень простую интерпретацию результатов Ленарда и позаимствовал гипотезу Планка о квантованной энергии из своего исследования черного тела и предположил, что приходящее излучение следует рассматривать как кванты энергии \ (h \ nu \), с \ (\ ну \) частота.При фотоэмиссии один такой квант поглощается одним электроном. Если электрон находится на некотором расстоянии в материале катода, некоторая энергия будет потеряна при движении к поверхности. Когда электрон покидает поверхность, всегда будет существовать некоторая электростатическая стоимость, которая является рабочей функцией, \ (\ Phi \). Наиболее энергичные излучаемые электроны будут находиться очень близко к поверхности, и они покинут катод с кинетической энергией

.

\ [KE = h \ nu - \ Phi \ label {Eq1} \]

При повышении отрицательного напряжения на пластине коллектора до тех пор, пока ток не прекратится, то есть до \ (V_ {stop} \), электроны с наивысшей кинетической энергией (\ (KE_e \)) должны иметь энергию \ (eV_ { stop} \) при выходе с катода.Таким образом,

\ [eV_ {stop} = h \ nu - \ Phi \ label {Eq2} \]

Таким образом, теория Эйнштейна дает очень определенный количественный прогноз: если частота падающего света изменяется и \ (V_ {stop} \) строится как функция частоты, наклон линии должен быть \ (\ frac { h} {e} \) (Рисунок \ (\ PageIndex {4A} \)). Также ясно, что для данного металла \ (\ nu_o \) существует минимальная частота света, для которой квант энергии равен \ (\ Phi \) (Equation \ ref {Eq1}). Свет ниже этой частоты, каким бы ярким он ни был, не выбрасывает электроны.

Согласно Планку и Эйнштейну, энергия света пропорциональна его частоте, а не его амплитуде, будет минимальная частота \ (\ nu_0 \), необходимая для выброса электрона без остаточной энергии.

Поскольку каждый фотон с достаточной энергией возбуждает только один электрон, увеличение интенсивности света (т. Е. Числа фотонов в секунду) увеличивает только число выпущенных электронов, а не их кинетическую энергию.Кроме того, не требуется времени для нагрева атома до критической температуры, и поэтому высвобождение электрона происходит почти мгновенно при поглощении света. Наконец, поскольку энергия фотонов должна быть выше определенной, чтобы удовлетворить рабочую функцию, существует пороговая частота, ниже которой фотоэлектроны не наблюдаются. Эта частота измеряется в герцах (1 / сек) в честь первооткрывателя фотоэлектрического эффекта.

Уравнение Эйнштейна \ (\ ref {Eq1} \) количественно объясняет свойства фотоэлектрического эффекта.Странным следствием этого эксперимента является то, что свет может вести себя как своего рода безмассовая «частица», теперь известная как фотон , энергия которого \ (E = h \ nu \) может быть передана реальной частице (электрону), сообщая кинетическая энергия к нему, как и при упругом столкновении между массивными частицами, такими как бильярдные шары.

Роберт Милликен изначально не принимал теорию Эйнштейна, которую он рассматривал как атаку на волновую теорию света, и в течение десяти лет до 1916 года работал над фотоэлектрическим эффектом.Он даже разработал методы очистки металлических поверхностей внутри вакуумной трубки. Несмотря на все свои усилия, он обнаружил неутешительные результаты: он подтвердил теорию Эйнштейна через десять лет. В том, что он пишет в своей статье, Милликен все еще отчаянно пытается избежать этого вывода. Однако к моменту своей речи о вручении Нобелевской премии он довольно резко изменил свое мнение!

Простое объяснение Эйнштейна (Equation \ ref {Eq1}) полностью объясняет наблюдаемые явления в экспериментах Ленарда и Милликена (рис. \ (\ PageIndex {4} \)) и начало исследование области, которую мы сейчас называем квантовой механикой .Эта новая область стремится дать квантовое объяснение классической механике и создать более единую теорию физики и термодинамики. Изучение фотоэлектрического эффекта также привело к созданию новой области фотоэлектронной спектроскопии. Теория фотоэлектрона Эйнштейна представила совершенно другой способ измерения постоянной Планка, чем на основе излучения черного тела.

Работа (Φ)

Рабочая функция является внутренним свойством металла.{-}} (\ text {бесплатно без кинетической энергии}) \]

Однако эти две энергии различаются по величине (Таблица \ (\ PageIndex {1} \)). Например, медь имеет рабочую функцию около 4,7 эВ, но имеет более высокую энергию ионизации 7,7 эВ. Как правило, энергии ионизации металлов превышают соответствующие рабочие функции (т.е. электроны менее прочно связаны в массивном металле).

Элемент рабочая функция \ (\ Phi \) (эВ) Энергия ионизации (эВ)
Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Рабочие функции и энергии ионизации отдельных элементов
Медь (Cu) 4.7 7,7
Серебро (Ag) 4,72 7,57
Алюминий (Al) 4,20 5,98
Золото (Au) 5,17 9,22
Бор (B) 4,45 8,298
Бериллий (Be) 4.98 9,32
Висмут (Bi) 4,34 7,29
Углерод (C) 5,0 11,26
Цезий (Ce) 1,95 3,89
Железо (Fe) 4,67 7,87
Галлий (Ga) 4.32 5,99
(Hg) жидкость 4,47 10,43
Натрий (Na) 2,36 5,13
Литий (Li) 2,93 5,39
Калий 2,3 4,34
Селен (Se) 5.9 9,75
Кремний (Si) 4,85 8,15
Олово (Sn) 4,42 7,34
Германий (Ge) 5,0 7,89
Мышьяк (As) 3,75 9,81

Пример \ (\ PageIndex {1} \): Кальций

  1. Какова энергия в джоулях и электрон-вольтах у фотона фиолетового света с длиной волны 420 нм?
  2. Какова максимальная кинетическая энергия электронов, выбрасываемых из кальция фиолетовым светом с длиной волны 420 нм, при условии, что рабочая функция для металлического кальция равна 2.71 эВ?

Стратегия

Чтобы решить часть (а), обратите внимание, что энергия фотона определяется выражением \ (E = h \ nu \). Что касается части (b), после того, как энергия фотона вычислена, это простое применение уравнения \ ref {Eq1} для определения максимальной кинетической энергии выброшенного электрона, поскольку дано \ (\ Phi \).

Решение для (а)

Энергия фотона определяется как

\ [E = h \ nu \ nonumber \]

Поскольку нам дается длина волны, а не частота, мы решаем знакомую зависимость \ (c = \ nu \ lambda \) для частоты, давая

\ [\ nu = \ dfrac {c} {\ lambda} \ nonumber \]

Объединение этих двух уравнений дает полезную связь

\ [E = \ dfrac {hc} {\ lambda} \ nonumber \]

Теперь замена известных значений дает

\ [\ begin {align *} E & = \ dfrac {(6.{-19} \; J} \ right) \\ [4pt] & = 2.96 \; эВ. \ nonumber \ end {align *} \]

Решение для (b)

Определение кинетической энергии выброшенного электрона теперь представляет собой простое применение уравнения \ ref {Eq1}. Подставляя энергию фотона и энергию связи, получаем

\ [\ begin {align *} KE_e & = h \ nu - \ Phi \\ [4pt] & = 2,96 \; эВ - 2,71 \; эВ \\ [4pt] & = 0,246 \; эВ. \ nonumber \ end {align *} \]

Обсуждение

Энергия этого 420-нм фотона фиолетового света составляет крошечную долю джоуля, и поэтому неудивительно, что нам было бы трудно ощутить напрямую один фотон - люди больше настроены на энергии порядка джоулей. .Но глядя на энергию в электрон-вольтах, мы видим, что у этого фотона достаточно энергии, чтобы воздействовать на атомы и молекулы. Молекула ДНК может быть разрушена с помощью энергии около 1 эВ, а типичные атомные и молекулярные энергии имеют порядок эВ, так что УФ-фотон в этом примере может иметь биологические эффекты.

Выброшенный электрон (называемый фотоэлектроном) имеет довольно низкую энергию, и он не улетит далеко, кроме как в вакууме. Электрон был бы остановлен замедляющим потенциалом 0.26 эВ. Фактически, если бы длина волны фотона была больше, а его энергия была бы меньше 2,71 эВ, то формула дала бы отрицательную кинетическую энергию, что невозможно. Это просто означает, что фотоны с длиной волны 420 нм с их энергией 2,96 эВ ненамного превышают порог частоты. Вы можете сами убедиться, что пороговая длина волны составляет 459 нм (синий свет). Это означает, что если в люксметре используется металлический кальций, он будет нечувствителен к длинам волн более длинных, чем у синего света. Такой люксметр, например, будет нечувствителен к красному свету.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \): серебро

Какое электромагнитное излучение с наибольшей длиной волны может выбрасывать фотоэлектрон из серебра? Это в видимом диапазоне?

Ответ

Учитывая, что рабочая функция составляет 4,72 эВ из Таблицы \ (\ PageIndex {1} \), то только фотоны с длинами волн ниже 263 нм будут индуцировать фотоэлектроны (рассчитано с помощью \ (E = h \ nu \)). Это ультрафиолет, а не видимый диапазон.

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Почему рабочая функция элемента обычно ниже энергии ионизации этого элемента?

Ответ

Под рабочей функцией металла понимается минимальная энергия, необходимая для извлечения электрона с поверхности металла (, объем ) путем поглощения фотона света.Рабочая функция будет варьироваться от металла к металлу. Напротив, энергия ионизации - это энергия, необходимая для отделения электронов от атомов , а также варьируется в зависимости от каждого конкретного атома, при этом валентным электронам требуется меньше энергии для извлечения, чем электронам остова (т. Е. Из нижних оболочек), которые более тесно связаны с атомом. ядра. Электроны в металлической решетке там менее связаны (то есть могут свободно перемещаться внутри металла), и удалить один из этих электронов намного проще, чем удалить электрон из атома, потому что металлические связи в массивном металле уменьшают их энергию связи.Как мы покажем в последующих главах, чем более делокализована частица, тем ниже ее энергия.

Сводка

Хотя Герц открыл фотоэлектрон в 1887 году, только в 1905 году была предложена теория, полностью объяснившая этот эффект. Теория была предложена Эйнштейном и утверждала, что электромагнитное излучение следует рассматривать как серию частиц, называемых фотонами, которые сталкиваются с электронами на поверхности и испускают их.Эта теория противоречила убеждению, что электромагнитное излучение представляет собой волну, и поэтому она не была признана верной до 1916 года, когда Роберт Милликен экспериментально подтвердил теорию

.

Фотоэлектрический эффект - это процесс, при котором электромагнитное излучение выбрасывает электроны из материала. Эйнштейн предложил фотоны быть квантами электромагнитного излучения, имеющего энергию \ (E = h \ nu \) - частота излучения. Все электромагнитное излучение состоит из фотонов. Как объяснил Эйнштейн, все характеристики фотоэлектрического эффекта обусловлены взаимодействием отдельных фотонов с отдельными электронами.Максимальная кинетическая энергия \ (KE_e \) выброшенных электронов (фотоэлектронов) определяется выражением \ (KE_e = h \ nu - \ Phi \), где \ (h \ nu \) - энергия фотона, а \ (\ Phi \) это рабочая функция (или энергия связи) электрона с конкретным материалом.

Концептуальные вопросы

  1. Является ли видимый свет единственным типом электромагнитного излучения, которое может вызвать фотоэлектрический эффект?
  2. Какие аспекты фотоэлектрического эффекта нельзя объяснить без фотонов? Что можно объяснить без фотонов? Последнее несовместимо с существованием фотонов?
  3. Является ли фотоэлектрический эффект прямым следствием волнового характера электромагнитного излучения или характера частиц электромагнитного излучения? Кратко объясните.
  4. Изоляторы (неметаллы) имеют более высокое значение \ (\ Phi \), чем металлы, и фотонам труднее выбрасывать электроны из изоляторов. Обсудите, как это связано со свободными зарядами в металлах, которые делают их хорошими проводниками.
  5. Если вы поднимете и встряхнете кусок металла, в котором есть электроны, которые могут свободно двигаться как ток, электроны не выпадут. Но если нагреть металл, электроны могут испариться. Объясните оба этих факта, поскольку они относятся к количеству и распределению энергии, связанной с встряхиванием объекта по сравнению с его нагреванием.

Авторы и авторство

.

SAT Physics Practice Test: Modern Physics_cracksat.net

1. Что из следующего лучше всего приближает энергию фотона с длиной волны 2,0 нм? (Постоянная Планка, ч , имеет значение 6,6 × 10 –34 Дж • с.)

A. 4 × 10 –51 Дж
B. 1 × 10 –34 Дж
C. 1 × 10 –16 J
D. 1 × 10 34 J
E. 2 × 10 –50 J

2. Металл, работа выхода которого равна 6.0 эВ поражен светом с частотой 7,2 × 10 15 Гц. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих с поверхности металла?

A. 7 эВ
B. 13 эВ
C. 19 эВ
D. 24 эВ
E. Фотоэлектроны производиться не будут.

3. Атом с одним электроном имеет энергию ионизации 25 эВ. Сколько энергии высвободится, когда электрон перейдет с возбужденного энергетического уровня, где E = –16 эВ, в основное состояние?

А.9 эВ
B. 11 эВ
C. 16 эВ
D. 25 эВ
E. 41 эВ

4. Один электрон в атоме имеет энергию –40 эВ, когда он находится в основном состоянии, и первое возбужденное состояние для электрона –10 эВ. Что будет с этим электроном, если на атом ударит поток фотонов с энергией 15 эВ каждый?

A. Электрон поглотит энергию одного фотона и станет возбужденным на полпути к первому возбужденному состоянию, затем быстро вернется в основное состояние, не испуская фотон.
B. Электрон поглотит энергию одного фотона и станет возбужденным на полпути к первому возбужденному состоянию, а затем быстро вернется в основное состояние, испуская при этом фотон 15 эВ.
C. Электрон поглотит энергию одного фотона и станет возбужденным на полпути к первому возбужденному состоянию, а затем быстро поглотит энергию другого фотона, чтобы достичь первого возбужденного состояния.
D. Электрон поглотит два фотона и перейдет в первое возбужденное состояние.
E. Ничего не произойдет.

5. Какова длина волны де Бройля у протона, линейный импульс которого имеет величину 3,3 × 10 –23 кг • м / с?

A. 0,0002 нм
B. 0,002 нм
C. 0,02 нм
D. 0,2 нм
E. 2 нм

6. По сравнению с родительским ядром, дочернее ядро ​​распада β - имеет

A. То же массовое число, но с большим атомным номером
B. То же массовое число, но с меньшим атомным номером
C. Меньшее массовое число, но с тем же атомным номером
D.большее массовое число, но тот же атомный номер
E. Ничего из вышеперечисленного

7. Примером какого типа радиоактивного распада является реакция?

A. альфа
B. β -
C. β +
D. захват электронов
E. гамма

8. Вольфрам-176 имеет период полураспада 2,5 часа. Через сколько часов скорость распада образца вольфрама-176 упадет до исходного значения?

A. 5
B. 8,3
C. 10
D.12,5
E. 25

9. Какая частица отсутствует в следующей ядерной реакции?

A. Протон
B. Нейтрон
C. Электрон
D. Позитрон
E. Дейтрон

10. Какая частица отсутствует в следующей ядерной реакции?

A. Протон
B. Нейтрон
C. Электрон
D. Позитрон
E. Гамма

11. Два космических корабля движутся прямо навстречу друг другу, один движется со скоростью, а другой - со скоростью по измерениям наблюдателей на соседней планете.Более быстрый корабль излучает радарный импульс, направленный на приближающийся корабль. Какова скорость этого радиолокационного импульса, измеренная наблюдателями на планете?

A.
B.
C. c
D.
E.

12. Имперский линейный крейсер, сидящий на подвесной палубе, по измерениям рабочего на подвесной палубе имеет длину 200 м. колода. Если крейсер движется со скоростью c мимо планеты, какой будет длина крейсера, измеренная жителями планеты?

А.0
B. Между 0 и 200 м
C. 200 м
D. Более 200 м
E. Ничего из вышеперечисленного, так как невозможно достичь описанной скорости

13. Космонавт живет на космическом корабле который движется со скоростью c от земли. По показаниям часов на космическом корабле интервал времени между ее техническими проверками на главном компьютере корабля составляет 15 месяцев. В системе отсчета команды здесь, на Земле, которая следит за продвижением корабля, каков временной интервал между техническими проверками на главном компьютере корабля?

А.Всегда менее 15 месяцев
B. Всегда ровно 15 месяцев
C. Всегда более 15 месяцев
D. Первоначально менее 15 месяцев, но спустя время более 15 месяцев
E. Первоначально более 15 месяцев, но позже менее чем 15 месяцев

14. Частица с энергией покоя E движется со скоростью c . Какова кинетическая энергия частицы?

A.
B.
C.
D.
E.

15. Красное смещение далеких галактик свидетельствует о каком из следующих утверждений?

А.Расширение Вселенной
B. Принцип неопределенности
C. Черные дыры
D. Темная материя
E. Сверхпроводимость

16. Что из следующего НЕ является правильным сочетанием физика и области, в которую он внес значительный вклад?

А. Ньютон - гравитация
Б. Эйнштейн - теория относительности
К. Фарадей - электричество и магнетизм
Д. Кулон - квантовая механика
Э. Бор - атомная структура

17. Невозможность одновременного проведения произвольно точных измерений импульса и положения электрона приходится на

A.термодинамика
B. квантовая механика
C. классическая электродинамика
D. специальная теория относительности
E. общая теория относительности

.

Кинетическая энергия выброшенного электрона

Выше пороговой частоты максимальная кинетическая энергия выброшенных электронов увеличивается линейно с частотой света, как показано на рисунке 7-6. [Стр.443]

C07-0006. Будет ли зеленый фотон (A = 515 нм) выбросить электрон с поверхности калия. Если да, то какова максимальная кинетическая энергия выброшенных электронов ... [Pg.446]

Когда ультрафиолетовый свет с длиной волны 131 нм падает на полированный На поверхности никеля максимальная кинетическая энергия выброшенных электронов составляет 7.04 X 10 J. Рассчитайте работу выхода никеля. [Pg.166]

В эксперименте по изучению фотоэлектрического эффекта ученый измеряет кинетическую энергию выброшенных электронов как функцию ... [Pg.253]

Когда светит свет с частотой, равной 2,11 X 10 с на поверхности металлического золота кинетическая энергия выброшенных электронов составляет 5,83 х 10 дюймов Дж. Какова работа выхода золота ... [Pg.313]

Рисунок 1.10 График кинетической энергии выброшенных электронов в зависимости от частоты падающего излучения.
Эк-Эль ,. Эта энергия затем расходуется на выброс оже-электрона с орбитали Lu, причем любая избыточная энергия преобразуется в кинетическую энергию электрона. [Pg.319]

Внутреннее преобразование. В качестве альтернативы испусканию у-лучей доступная энергия возбужденного состояния ядра может быть передана атомному электрону, и затем этот электрон может быть выброшен из атома.Кинетическая энергия этого электрона - это где E - энергия, на которую ... [Pg.453]

Кинетическая энергия электрона, выброшенного из металла, увеличивается линейно с частотой падающего излучения в соответствии с формулой. 5. [Стр.136]

Рассмотрите следующие утверждения об электромагнитном излучении и определите, верны они или нет. Если они ложны, укажите, почему они ложны: (а) фотоны ультрафиолетового излучения имеют меньшую энергию, чем фотоны инфракрасного излучения, (б) кинетическая энергия электрона, выбрасываемого с поверхности металла, когда металл облучается ультрафиолетовым излучением, равна независимо от частоты... [Pg.194]

Поскольку кинетическая энергия фотоэлектронов зависит от энергии фотона, экв. (1.29a), но кинетическая энергия оже-электронов не зависит от энергии фотона, экв. (1.29b), процессы можно легко различить в экспериментальном спектре выброшенных электронов, если кинетические энергии наблюдаются при ... [Pg.73]

Когда фотон с длиной волны X = 400 нм попадает в мишень из Cs, электрон выбрасывается. Рассчитайте кинетическую энергию электрона, если максимальная длина волны для получения фотоэлектрона из Cs составляет 660 нм.[Pg.76]

Используя закон сохранения энергии, свяжите работу выхода металла с длиной волны света, используемой для выброса электронов в фотоэлектрическом эффекте, и кинетической энергией этих электронов (раздел 4.4, проблемы 25-28). ). [Стр.162]


.

Смотрите также