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.

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.

На рисунке представлена схема энергетических уровней электронной оболочки атома и указаны частоты фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах между этими уровнями. Какова минимальная длина волы фотонов, излучаемых атомом при любых возможных переходах между уровнями Е₁, Е₂, Е₃ и Е₄, если ?₁₃ = 7*10¹⁴ Гц,  ?₂₄ = 5*10¹⁴ Гц,  ?₃₂ = 3*10¹⁴ Гц?

Для решения задачи записываем второй постулат теории Бора для каждого перехода, изображенного на рисунке (энергия фотона, поглощаемого или излучаемого атомом при переходе из одного стационарного состояния в другое, численно равна разности энергий атома в этих стационарных состояниях).

Кроме этого, согласно формуле Планка для энергии кванта, минимальная длина волны фотонов, излучаемых при возможных переходах, будет соответствовать  переходу атома из четверного стационарного состояния в первое стационарное состояние. Поэтому, записываем второй постулат Бора и для этого перехода тоже.

Дальнейшее решение задачи сводится к решению системы уравнений относительно неизвестной величины. Получившуюся систему уравнений удобнее решать способом сложения.

Важно! При поглощении фотона — энергия атома увеличивается. При испускании фотона — энергия атома уменьшается. Это необходимо учитывать при записи уравнений второго постулата теории Бора в виде минуса, стоящего перед энергией фотона.

Запись Задача на квантовые постулаты Бора впервые появилась Физика дома.

Пылинка сферической формы, поглощающая весь падающий на нее свет, под действием силы притяжения к Солнцу и силы светового давления движется через Солнечную систему равномерно и прямолинейно. Радиус пылинки составляет 1 мкм. Найти плотность пылинки. Учесть, что на расстоянии R₀ от Солнца, равному радиусу орбиты Земли, ускорение а, сообщаемое всем телам силой притяжения Солнца, равно 6*10^-3 м/с², а мощность солнечного излучения, падающего на 1 м² поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, составляет 1370 Вт.

Для правильного решения задачи необходимо чётко понимать природу давления света, которая изучается после темы «Фотоэффект».

Выполнение рисунка в этой задаче — не обязательно. Но с выполненным рисунком задача становится более наглядной.

На пылинку действуют две силы: сила гравитационного притяжения Солнца и сила светового давления. Так как пылинка движется равномерно, то эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению.

Расписываем силы, действующие на пылинку.  Поскольку пылинка поглощает весь падающий на неё свет, давление света вычисляется по формуле:

Эту формулу желательно вывести (для вывода используем законы классической физики и формулы квантовой), так как она не относится к числу тех формул, которые необходимо учить для успешной сдачи экзамена.

Важно! Если свет падает на зеркальную поверхность, то давление света — удваивается!

Запись Пылинка в космосе и давление света впервые появилась Физика дома.