Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света?
Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света?
Ответ прошу подробно разъяснить,большое спасибо!
Лучший ответ
Если частоту света увеличить (или длину волны уменьшить) , то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается.
Источник: законы фотоэффекта
Остальные ответы
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света?
Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света?
Ответ прошу подробно разъяснить,большое спасибо!
Лучший ответ
Если частоту света увеличить (или длину волны уменьшить) , то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается.
Источник: законы фотоэффекта
Остальные ответы
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света
Запирающее напряжение фототока зависит от длины волны облучающего света следующим образом: 1) оно обратно пропорционально; 2) оно прямо
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА ДЛЯ ФОТОЭФФЕКТА
где h — постоянная Планка, н — частота падающего света.
Если на поверхность металла попадает квант света hн, то часть этой энергии идёт на работу по вырыванию электрона с поверхности металла (работу выхода А),
остальная часть энергии идёт на сообщение электрону кинетической энергии, что видно из уравнения Эйнштейна
где m — масса электрона, v — максимальная скорость электрона, освобождённого квантом света.
Уравнение Эйнштейна выражает закон сохранения и превращения энергии для случая взаимодействия света с веществом. Из него вытекают все законы, установленные Столетовым. В частности, из (7) красная граница фотоэффекта определяется так
ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ФОТОТОКА ОТ ДЛИНЫ ВОЛНЫ
Исследования показали, что с ростом длины волны падающего света для большинства металлов сила фототока уменьшается, что видно из рисунка 4. При некоторой длине волны лкр (красная граница фотоэффекта) сила фототока равна нулю. У ряда металлов, особенно щелочных, для которых красная граница лежит ближе к инфракрасной области спектра, наблюдается следующая особенность.
Сила тока имеет резко выраженный максимум (см. рис. 5) для определенного спектрального участка, быстро спадая по обе его стороны (селективный или избирательный фотоэффект).
Селективность фотоэффекта напоминает резонансные эффекты. Как будто электроны в металле обладают собственной частотой колебаний, при совпадении которой с частотой света возрастает амплитуда колебаний электронов и они вырываются с поверхности металла.
Фотоэффект в физике и его применение — формулы и определение с примерами
На основе волновой теории света можно предположить, что:
- – свет любой длины волны должен вырывать электроны из металла;
- – на вырывание электрона из металла требуется определенное время;
- – число вырванных электронов и их энергия должны быть пропорциональны интенсивности света.
Александр Григорьевич Столетов (1839–1896) – русский физик. Исследовал внешний фотоэффект, открыл первый закон фотоэффекта. Исследовал газовый разряд, критическое состояние, получил кривую намагничивания железа.
Современная установка для исследования фотоэффекта
Современная установка для изучения фотоэффекта представляет собой два электрода, помещенных в стеклянный баллон, из которого выкачан воздух (рис. 210). На один из электродов через кварцевое «окошко» падает свет. В отличие от обычного стекла кварц пропускает ультрафиолетовое излучение. На электроды подается напряжение, которое можно менять с помощью потенциометра R и измерять вольтметром V. К освещаемому электроду К − катоду подсоединяют отрицательный полюс батареи. Под действием света катод испускает электроны, которые направляются электрическим полем к аноду, создается электрический ток. Значение силы тока фиксируется миллиамперметром.
Законы фотоэффекта Столетова
Исследования, проведенные русским ученым А.Г. Столетовым и немецким ученым Ф. Ленардом, показали, что законы фотоэффекта не соответствуют классическим представлениям.
На рисунке 211 представлена вольтамперная характеристика, полученная в результате измерений при различных значениях напряжения между электродами.
Из графика следует, что:
1. Сила фототока не зависит от напряжения, если оно достигает некоторого значения
Максимальное значение силы тока называют током насыщения.
Сила тока насыщения − это максимальный заряд, переносимый фотоэлектронами за единицу времени:
где n − число фотоэлектронов, вылетающих с поверхности освещаемого металла за 1 с, е − заряд электрона.
2. Сила фототока отлична от нуля при нулевом значении напряжения.
3. Если изменить направление электрического поля, соединив катод с положительным полюсом источника тока, а анод − с отрицательным, то скорость фотоэлектронов уменьшится, об этом можно судить по показаниям миллиамперметра: сила тока уменьшается при увеличении отрицательного значения напряжения. При некотором значении напряжения который называют задерживающим напряжением, фототок прекращается. Согласно теореме об изменении кинетической энергии, работа задерживающего электрического поля равна изменению кинетической энергии фотоэлектронов:
При известном значении можно найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.
Исследование фотоэффекта при освещении катода световыми потоками равной частоты, но различной интенсивности дал результат, представленный вольтамперными характеристиками, изображенными на рисунке 212.
Сила фототока насыщения увеличивается с увеличением интенсивности падающего света.
Вспомните! Фотоэффект – это испускание электронов веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения.
Величина запирающего напряжения от интенсивности света не зависит, для всех потоков она имеет одно и то же значение.
Освещение катода светом одной и той же интенсивности, но разной частоты дало серию вольтамперных характеристик, представленных на рисунке 213. Как следует из графиков, величина задерживающего напряжения 
увеличивается с увеличением частоты падающего света, при уменьшении частоты падающего света уменьшается, и при некоторой частоте 
задерживающее напряжение равно нулю: 
При меньших частотах 
фотоэффект не наблюдается.
Минимальную частоту падающего света , при которой еще возможен фотоэффект, называют красной границей фотоэффекта.
На основании экспериментальных данных Столетовым были сформулированы законы фотоэффекта:
- Сила фототока прямо пропорциональна интенсивности светового потока.
- Максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности.
- Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота света
(максимальная длина 
), при которой возможен фотоэффект, если 
то фотоэффект не происходит.
Квантовая теория фотоэффекта
Теоретическое обоснование фотоэффекта было дано в 1905 г. А. Эйнштейном. Он предположил, что свет не только излучается квантами, как утверждал М. Планк, но и распространяется и поглощается порциями, представляет собой поток частиц − фотонов, энергия которых равна
Сам фотоэффект состоит в том, что световые частицы, сталкиваясь с электронами металла, передают им свою энергию и импульс и сами при этом исчезают. Если энергия квантов падающего света больше той работы, которую электрон должен совершить против сил притяжения к положительно заряженным частицам вещества, то электрон вылетает из металла. Становится понятным смысл красной границы фотоэффекта: для вырывания электрона из металла энергия квантов должна быть не меньше, чем Эта энергия и равна работе выхода электрона из данного металла. В случае, когда энергия падающих квантов больше работы выхода, максимальная кинетическая энергия электронов равна разности энергии фотона и работы выхода:
Это и есть формула Эйнштейна для фотоэффекта. Обычно ее пишут в виде:
Зависимость силы фототока от интенсивности света Эйнштейн объяснил следующим образом: число вылетающих в единицу времени электронов пропорционально интенсивности света, поскольку интенсивность определяется числом квантов, испускаемых источником в единицу времени. Мощная лампа испускает больше квантов, следовательно, число вырванных электронов светом такой лампы будет больше, чем светом менее мощной лампы.
Энергия вылетающих электронов зависит не от силы света лампы, а от того, какой частоты свет она испускает, от этого зависит энергия фотона и кинетическая энергия фотоэлектрона.
Фотоны, энергия, масса и импульс фотона
Фотон – это частица света. Он не делится на части: испускается, отражается, преломляется и поглощается целым квантом. У него нет массы покоя, неподвижных фотонов не существует.
Энергия фотона
− постоянная Планка, 
циклическая частота.
Масса фотона
Массу фотона определяют, исходя из закона о взаимосвязи массы и энергии:
Измерить массу фотона невозможно, ее следует рассматривать как полевую массу, обусловленную тем, что электромагнитное поле обладает энергией.
Импульс фотона
Фотон – частица света, следовательно, ее импульс равен:
Применение фотоэффекта в технике
Фотоэлементы:
Приборы, принцип действия которых основан на явлении фотоэффекта, называют фотоэлементами. Устройство фотоэлемента изображено на рисунке 214. Внутренняя поверхность К (катод) стеклянного баллона, из которого выкачан воздух, покрыта светочувствительным слоем с небольшим прозрачным для света участком для доступа света внутрь баллона. В центре баллона находится металлическое кольцо А (анод). От электродов сделаны выводы для подключения фотоэлемента к электрической цепи. В качестве светочувствительного слоя обычно используют напыленные покрытия из щелочных металлов, имеющих малую работу выхода, т.е. чувствительных к видимому свету.
Фотоэлементы используют для автоматического управления электрическими цепями с помощью световых пучков.
Фотореле:
Фотоэлектрическое реле срабатывает при прерывании светового потока, падающего на фотоэлемент (рис. 215). Фотореле состоит из фотоэлемента Ф, усилителя фототока, в качестве которого используют полупроводниковый триод, и электромагнитного реле, включенного в цепь коллектора транзистора. Напряжение на фотоэлемент подают от источника тока 
а на транзистор − от источника тока 
Между базой и эмиттером транзистора включен нагрузочный резистор R.
Когда фотоэлемент освещен, в его цепи, содержащей резистор R, идет слабый ток, потенциал базы транзистора выше потенциала эмиттера, и ток в коллекторной цепи транзистора отсутствует.
Если же поток света, падающий на фотоэлемент, прерывается, ток в его цепи сразу прекращается, переход эмиттер – база открывается для основных носителей, и через обмотку реле, включенного в цепь коллектора, пойдет ток. Реле срабатывает, и его контакты замыкают исполнительную цепь. Ее функциями могут быть остановка пресса, в зону действия которого попала рука человека, выдвигание преграды в турникете метро, автоматическое включение освещения на улицах.
Пример решения задачи
Определите постоянную Планка h, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой 
Гц, полностью задерживаются разностью потенциалов 
а вырываемые светом с частотой 
− разностью потенциалов 
Дано:
Решение: Запишем уравнение Эйнштейна для электрона, вырванного из металла светом с частотами 
соответственно: 
Вычитая первое равенство из второго, получим 
откуда 
Выполним расчеты:
Ответ: h = 6,6 · 10 –34 Дж · с.
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.
Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света
286. Закону Ома для цепи, представленной на рисунке, соответствует выражение
• I=3 / (R/2+3r)
287. Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света, изучаются:
• специальной теорией относительности
288. Запирающее напряжение фототока зависит от длины волны облучающего света следующим образом:
• оно обратно пропорционально
289. Зарегистрировать величину радиационного излучения можно с помощью
• cчетчика Гейгера
290. Заряд на обкладках конденсатора увеличили в 2 раза Электроемкость конденсатора
• не изменится
291. Заряд на пластинах конденсатора изменяется с течением времени в соответствии с выражением q = 10 -4 × sin10 5 pt (Кл). Амплитуда силы тока равна:
• 10 А
292. Заряды протона и электрона
• равны по модулю
293. Звук в однородной среде распространяется:
• прямолинейно с постоянной скоростью во всех направлениях
294. Звук, отразившись от препятствия, вернулся к источнику через 6 с. Скорость звука в воздухе равна 340 м/с. Расстояние от источника до препятствия равно:
• 1020 м
295. Значение коэффициента размножения определяется:
• вылетом нейтронов из вещества наружу
• захватом нейтронов ядрами примесей
• захватом нейтронов, не сопровождающимся последующим делением
296. Значение фототока насыщения зависит от:
• светового потока
297. Из двух α-частиц в опыте Резерфорда от ядра атома :
• 1 — отталкивается, 2 — отталкивается
298. Из двух утверждений: 1) «Времени самого по себе, вне движения, не существует» (Лукреций Кар); 2) «Время абсолютно, не связанно с телами и их движением» (Исаак Ньютон) — соответствует современному пониманию природы времени:
• 1
299. Из маятников, указанных на рисунке, резонанс возможен для :
• 1; 3 и 2; 4
300. Из нижеперечисленных физических явлений доказывают квантово-корпускулярные свойства света:
• фотоэффект
• эффект Комптона
Похожие публикации:
- Какое излучение поможет согреться физика
- Что предусмотреть при ремонте квартиры по электрике
- Когда построили пс 510 чагино
- В устройстве какого бытового прибора используется тепловое действие тока
Графические задачи по теме «Фотоэффект»
Данное занятие можно провести при повторении, закреплении, обобщении темы, при подготовке к ЕГЭ. В зависимости от условий учебного учреждения можно провести мультимедийный урок или распечатать задания для каждого учащегося. Часть задач можно выполнить с применением компьютера. Перед выполнением заданий следует повторить теорию фотоэффекта и графики линейной и обратной зависимостей.
1. На рисунке показан график зависимости запирающего напряжения Uз от частоты ν облучающего света для двух разных материалов фотокатода. Обоснуйте линейность этой зависимости.
• Какой физический смысл имеют точки пересечения графиков с осью абсцисс? • Какой физический смысл точек пересечения продолжения графиков с осью ординат? • Какой из фотокатодов имеет бóльшую работу выхода? • Почему угол наклона графиков одинаков? (Ответ. tgα = h/e.) • Как будет выглядеть график зависимости Uз от длины волны λ? Постройте его для двух значений Авых. (Ответ. )
График – гипербола, смещённая по оси абсцисс вниз (рис. 2).
2. Для изучения фотоэффекта на литии (Авых = 2,5 эВ) в качестве источника ультрафиолетового излучения используется ртутная лампа. С помощью светофильтров из её спектра можно выделять излучения определённых длин волн. По приведённым в таблице значениям длин волн рассчитайте соответствующее запирающее напряжение и частоту падающего света, а также постройте график зависимости напряжения запирания от частоты падающего света, Uз(ν) (1 петагерц = 1 ПГц = 10 15 Гц. – Ред.)
Ответ. ν, ПГц: 1,183; 0,958; 0,819; 0,688; 0,520;
• Используя график, определите постоянную Планка и сравните её значение с табличным. • Постройте график зависимости запирающего напряжения от длины волны падающего света Uз (λ).
3. Фотоэлемент освещают светом определённой частоты и интенсивности. На рис. 3 представлен график зависимости силы фототока фотоэлемента от приложенного к нему напряжения. В случае увеличения частоты без изменения интенсивности падающего света график изменится. На каком из приведённых на рис. 4, а–г графиков правильно отражено изменение данного графика? (Первоначальный график показан пунктиром.)
Ответ. Называем верным ответ А. Интенсивность падающего света (J) определяется отношением суммарной энергии падающих фотонов к интервалу времени и площади поверхности, на которую они падают. С ростом частоты фотонов постоянная интенсивность излучения означает уменьшение числа фотонов. Поэтому, если квантовый выход (отношение числа фотоэлектронов к числу падающих фотонов за один и тот же интервал времени) считать постоянным, то с увеличением n падает Iнас. Но известно, что квантовый выход зависит и от свойств материала фотокатода, и от частоты ν . Так что давать такие задачи в школе не стоит. – Ред.
4. Фотоэлемент освещают светом определённой частоты и интенсивности. На рис. 3 представлен график зависимости фототока от приложенного к фотоэлементу напряжения. В случае увеличения интенсивности падающего света график изменится. На каком из графиков рис. 4, а–г правильно отмечено изменение данного графика? (Первоначальный график показан пунктиром.)
5. На рис. 4, б изображены две вольт-амперные характеристики одного и того же элемента. Сравните частоты, световые потоки, максимальные кинетические энергии фотоэлектронов, соответствующие этим характеристикам.
6. Снимаются вольт-амперные характеристики вакуумного фотоэлемента (рис. 5). Максимальному числу фотонов, падающих на фотокатод за единицу времени, соответствует характеристика:
А) 1; Б) 2; В) 3; Г) 4; Д) Не зависит от числа фотонов.
7. Металлическую пластинку освещают лазером, частота излучения которого 480 ТГц. Зависимость формы импульса от времени показана на рис. 6. Фотоэффект наблюдается в обоих случаях. Когда максимальная скорость фотоэлектронов больше?
В) в обоих случаях скорость одинаковая;
Г) Для ответа нужно знать работу выхода.
8. Четырёх учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости максимальной энергии Ек электронов, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от интенсивности падающего света. Какой из приведённых на рис. 7, а–г графиков выполнен правильно?
9. Какой из графиков на рис. 8, а–г соответствует зависимости максимальной скорости фотоэлектронов от энергии падающих на вещество фотонов?
10. Какой из графиков на рис. 9, а–г соответствует зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света?
11. Постройте график зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света для натрия. Работа выхода 2,35 эВ.
12. Покажите график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих фотонов для фотокатодов с разной работой выхода.
13. На каком из графиков на рис. 11, а–г верно изображена вольт-амперная характеристика при постоянной освещённости?
14. Были проведены три эксперимента по измерению фототока от приложенного напряжения между фотокатодом и анодом (рис. 12). В этих экспериментах металлическая пластинка фотокатода освещалась монохроматическим светом одной и той же частоты. На каком из рис. 13, а–г правильно отражены результаты этих экспериментов?
15. Два фотокатода освещаются одним и тем же источником света. При этом зависимость фототока от напряжения между катодом и анодом (вольт-амперная характеристика) для одного катода изображена кривой 1, для другого – кривой 2 (рис. 14).
У какого фотокатода больше работа выхода? Ответ обоснуйте.
16. На графике (рис. 15) приведена зависимость фототока от приложенного обратного напряжения при освещении металлической пластины (фотокатода) электромагнитным излучением с энергией фотонов 4 эВ. Чему равна работа выхода из этого металла?
А) 1,5 эВ; Б) 2,5 эВ;
В) 3,5 эВ; Г) 5,5 эВ.
17. Фотоэлектроны, вылетающие из металлической пластины, тормозятся электрическим полем. Пластина освещена, энергия фотонов 3,2 эВ. На рис. 16 приведён график зависимости фототока от запирающего напряжения. Определите работу выхода электронов.
А) 1,2 эВ; Б) 2 эВ;
В) 3,2 эВ; Г) 4,4 эВ.
18. C освещаемого фотокатода вылетают фотоэлектроны (работа выхода 2,5 эВ). На рис. 17 представлен график зависимости силы фототока от напряжения задерживающего поля. Определите энергию фотонов, налетающих на катод.
В) 2,5 эВ; Г) 3 эВ; Д) 3,5 эВ.
19. На рис. 18 приведён график зависимости максимальной кинетической энергии Ек от частоты ν фотонов, падающих на поверхность тела. Какова энергия фотона частотой ν1 и работа выхода электрона с поверхности тела?
А) 1,5 эВ; 2 эВ; Б) 2 эВ; 3,5 эВ;
В) 2 эВ; 1,5 эВ; Г) 3,5 эВ; 2 эВ.
- Рымкевич А.П. Задачник по физике. 10–11 классы. – М.: Дрофа, 2005.
- Степанова Г.Н. Сборник задач по физике. 10–11 классы. – М.: Просвещение, 2003.
- Турчина И.В. и др. 3800 задач для школьников и поступающих в вузы. – М.: Дрофа, 2000.
- Орлов В.А., Ханнанов Н.К. ЕГЭ, контрольные измерительные материалы-2002. – М.: Просвещение, 2003.
- Гладышева Н.К. и др. Тесты. Физика-10–11. – М.: Дрофа, 2003.