Металлическая платина облучается светом с частотой 1,6*10¹⁵ Гц. Работа выхода электрона из данного металла равна 3,7эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряженностью 130 В/м, причём вектор напряженности Е направлен к пластине, перпендикулярно её поверхности. Какова максимальная энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины?

При решении этой комбинированной задачи, надо чётко понимать, что происходит с заряженной частицей после того, как она попадает в электрическое поле.

На заряженную частицу в электрическом поле действует сила Кулона, и под действием этой силы частица будет двигаться равноускоренно (так как направление вектора силы не совпадает с направлением вектора напряженности электрического поля). Электрическое поле будет совершать работу по перемещению заряженной частицы (электрона), с одной стороны. С другой стороны, работа поля будет численно равна изменению кинетической энергии электрона. Приравнивая правые части этих уравнений, получаем формулу для определения искомой величины — конечной кинетической энергии электрона.А начальную кинетическую энергию электрона, очевидно, можно определить из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.Энергию фотона определяем по формуле Планка.

Расписывая электрическое напряжение через напряжённость электрического поля и расстояние, пройденное электроном, в итоге, для конечной кинетической энергии, имеем:Внимание! Обратите внимание на то, что напряжённость электрического поля и кинетическая энергия обозначаются практически одинаково. Записывая формулы, нужно чётко осознавать, какие физические величины входят в ту или иную формулу.

Важно! Все физические величины, подставляемые в формулу, должны быть выражены в системе СИ.

Запись Определение энергии электрона впервые появилась Физика дома.

Металлическая платина облучается светом с частотой 1,6*10¹⁵ Гц. Работа выхода электрона из данного металла равна 3,7эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряженностью 130 В/м, причём вектор напряженности Е направлен к пластине, перпендикулярно её поверхности. Какова максимальная энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины?

По данным условия задачи, очевидно, что можно определить начальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих с поверхности металла. Сделать это можно с помощью уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

После того, как электроны вылетели с поверхности фотокатода, они попадают в электрическое поле, которое совершает работу, с одной стороны, по перемещению этих фотоэлектронов, а с другой стороны, по изменению их кинетической энергии.

Для определения конечной (искомой) кинетической энергии записываем формулу теоремы о кинетической энергии. Также записываем формулу механической работы, совершаемой силой Кулона.

Расписывая силу Кулона, получаем систему уравнений относительно неизвестной величины.

Важно! При решении задачи неплохо представить (а лучше нарисовать) экспериментальную установку для наблюдения явления фотоэффекта.

Запись Движение фотоэлектронов в электрическом поле впервые появилась Физика дома.

Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси ОХ под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть работа выхода А с поверхности фотокатода, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей, действующая на них сила была направлена вдоль оси OY в положительном направлении? Частота света 6,5*10¹⁴ Гц, напряженность электрического поля 3*10² В/м, индукция магнитного поля 10^-3 Тл.

Чтобы ответить на вопрос, поставленный в условии задачи, первым делом напрашивается записать уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Именно из этого уравнения выражаем неизвестную — работу выхода.

И если энергию фотонов, вызывающих фотоэффект, можно определить по известной формуле Планка, то для определения кинетической энергии фотоэлектронов нет скорости.

Именно к нахождению скорости фотоэлектронов и сводится решение этой задачи.

Скорость электронов найдем следующим образом. Со стороны электрического поля на электрон действует сила Кулона, направление которой не совпадает с направлением вектора напряженности электрического поля (она направлена в сторону, противоположную оси OY) . А со стороны магнитного поля на электрон действует сила Лоренца, направление которой можно определить по правилу правой руки (учитываем, что электрон — отрицательно заряженная частица — по оси OY).

Чтобы результирующая сила была направлена вдоль оси OY, необходимо, чтобы модуль силы Лоренца был больше (или равен) модулю силы Кулона. Именно из этого условия определяем скорость фотоэлектронов, влетающих в электрическое и магнитное поля.

Определив скорость, находим кинетическую энергию фотоэлектронов, и, следовательно, отвечаем на поставленный в задаче вопрос.

Запись Движение электрона в электрическом и магнитном поле впервые появилась Физика дома.

Фотоэлектроны, выбитые рассеянным светом частоты  ? = 6,7*10¹⁴ Гц из металла с работой выхода А_вых = 1,89 эВ, попадают в однородное электрическое поле. Какова напряженность поля Е, если длина тормозного пути у фотоэлектронов, чья начальная скорость максимальна и направлена вдоль силовых линий поля Е, составляем 8,75 мм?

Данная задача, прежде всего, интересна с точки зрения физики. И для её правильного решения надо понимать, а что же происходит с фотоэлектронами тогда, когда они попадают в электрическое поле.

Со стороны электрического поля на фотоэлектрон, с одной стороны, действует сила Кулона. Эта сила сообщает фотоэлектронам ускорение такое, что они начинают двигаться равнозамедленно. Используя кинематические и динамические формулы, выражаем неизвестную величину — напряженность электрического поля.

Чтобы записать окончательный ответ, записываем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Из данного уравнения выражаем либо сразу максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, либо квадрат максимальной скорости, которую приобретают фотоэлектроны после вылета из металла.

После подстановки, получаем итоговый ответ.

Запись Фотоэлектроны в электрическом поле впервые появилась Физика дома.

При облучении металлической пластинки фотоэффект возникает только в том случае, если импульс падающих на неё фотонов, превышает 9*10^-28 кг*м/с. С какой максимальной скоростью будут покидать пластинку электроны, если облучать её светом, частота которого вдвое больше красной границы фотоэффекта?

Для решения задачи, прежде всего, записываем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Энергия фотона идёт на совершение работы выхода и на сообщения фотоэлектронам кинетической энергии.

Условие возникновения фотоэффекта, поставленное в  задаче, определяет как раз красную границу фотоэффекта (минимальную частоту, при которой фотоэффект начинается). Поэтому расписываем слагаемые, входящие в уравнение Эйнштейна через заданные параметры.

Важно! Честно говоря, я никогда не пыталась выучить наизусть все формулы школьн. Если какую-то формулу я не помню, её можно получить путём несложных преобразований из тех формул, которые являются более фундаментальными. Именно таким образом я получаю формулу, связывающую импульс фотона с его частотой.

Остаётся провести подстановки в уравнение Эйнштейна и получить итоговый ответ к задаче.

Запись Облучение металлической пластинки впервые появилась Физика дома.

Уровни энергии в атоме водорода задаются формулой E_n=-13,6 эВ/n² , где n=1,2,3, …. При переходе атома из состояния E_n в состояние E₁ атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, ?_кр=6*10¹⁴ Гц. Чему равна максимально возможная скорость фотоэлектрона?

Задача на совместное использование уравнения Эйнштейна для фотоэффекта и второго постулата теории Бора.

Сначала вспоминаем второй постулат Бора, согласно которому энергия фотона, поглощаемого или испускаемого атомом численно равна разности энергий атома в стационарных состояниях. Зная энергию фотона — находим его длину волны.

С помощью уравнения Эйнштейна для фотоэффекта находим искомую величину.

Задачу можно решить по действиям, но желательно итоговый ответ записать

Запись Комбинированная задача по квантовой физике впервые появилась Физика дома.

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С=8000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q=11 нКл. Работа выхода электронов из кальция А=4,42*10^-19 Дж. Определите длину света, освещающего катод.

В задаче, корме того что необходимо записать уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, важно понять, почему прекращается фототок между электродами.

А ток в пространстве между электродами прекратится тогда, когда напряжение на конденсаторе станет равно запирающему напряжению.

Запись Задача на явление фотоэффекта и уравнение Эйнштейна. впервые появилась Физика дома.

При  падении света на поверхность платины из нее вылетают фотоэлектроны, имеющие скорость 2000 км/с. Затем этим же светом начинают облучать атомы водорода, вследствие чего они ионизируются. Какую скорость будут иметь электроны, вылетающие из ионизированных атомов водорода, если работа выхода электрона из платины A = 5,3 эВ, а энергия ионизации атома водорода Е=13,6 эВ? Изменением кинетической энергии атомов водорода пренебречь.

Для решения задачи используем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. И необходимо вспомнить понятие энергия ионизации.

Запись Задача на явление фотоэффекта и ионизацию атома впервые появилась Физика дома.