Расчётная задача по молекулярной физике или электродинамике · 56 заданий
- Задание №23№23
По двум горизонтальным параллельным проводящим рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением, замкнутым на последовательно соединённые резистор с сопрот…
Закон Ома для участка цепи
- Задание №23№23
В стакан калориметра, содержащий 250 г воды, опустили кусок льда массой 140 г, имевшего температуру 0°С. После того как наступило тепловое равновеси…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
На металл падает поток фотонов с длиной волны в 3 раза меньше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз уменьшится максимальная кинетическая энерг…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
- Задание №23№23
Кусок льда опустили в термос, содержащий воду при температуре 50°С. Начальная температура льда 0°С. При переходе к тепловому равновесию часть льда мас…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля
- Задание №23№23
В тонкой рассеивающей линзе получено уменьшенное в 4 раза изображение предмета. Определите модуль фокусного расстояния линзы, если изображение предмет…
Формула тонкой линзы
- Задание №23№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная удельная теплоёмкость материала болта, имеющего масс…
Изменение агрегатных состояний вещества: плавление и…
- Задание №23№23
На дифракционную решётку, имеющую 500 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5 · 10¹⁴ Гц.…
Дифракция света
- Задание №23№23
На дифракционную решётку, имеющую 300 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5,6 · 10¹⁴ Гц…
Дифракция света
- Задание №23№23
На металл падает поток фотонов с частотой в 3,5 раза больше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз увеличится максимальная кинетическая энергия…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
- Задание №23№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная масса болта, имеющего температуру 339 К, чтобы после…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля
На металл падает поток фотонов с частотой в 3,5 раза больше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз увеличится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, если частоту падающего света увеличить в 2 раза?
Решение
Решение:
Обозначения. ν0 — частота «красной границы» фотоэффекта для данного металла, Aвых — работа выхода электрона из металла, ν1=3,5ν0 — частота падающего света в первом случае, ν2=2ν1=7ν0 — частота во втором случае, Ek1 и Ek2 — максимальные кинетические энергии фотоэлектронов в первом и втором случаях, h — постоянная Планка.
«Красная граница» фотоэффекта — это наименьшая частота, при которой фотоэффект ещё возможен; при ней вся энергия фотона идёт на работу выхода:
Aвых=hν0.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта связывает энергию фотона, работу выхода и максимальную кинетическую энергию вылетающих электронов:
hν=Aвых+Ek⇒Ek=hν−hν0=h(ν−ν0).
Для первого случая:
Ek1=h(3,5ν0−ν0)=2,5hν0.
Для второго случая частота вдвое больше: ν2=2⋅3,5ν0=7ν0, поэтому
Ek2=h(7ν0−ν0)=6hν0.
Искомое отношение (работа выхода Aвых и частота ν0 не меняются, так как металл тот же):
Ek1Ek2=2,5hν06hν0=2,56=2,4.
Отметим, что кинетическая энергия выросла не в 2 раза, как частота, а меньше — потому что часть энергии фотона всегда «съедает» неизменная работа выхода.
Ответ: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличится в 2,4 раза.