Квантовая Физика

Задание №17. Ядерная и Квантовая Физика. Установление Соответствия

№2. Задание 17

ID: 00018809

Фотоэлемент освещается через различные светофильтры. В каждом опыте наблюдается явление фотоэффекта. Сначала использовали красный светофильтр, а затем — жёлтый.

Как изменяются энергия падающего на фотоэлемент фотона и кинетическая энергия вылетающего фотоэлектрона при замене светофильтра?

Энергия фотона

Кинетическая энергия фотоэлектрона

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Запишите в ответ две цифры (для каждой величины), порядок важен. Цифры в ответе могут повторяться.

Источник: ФИПИ

Решение

В чём идея

Цвет света — это его частота. Если идти по спектру от красного к фиолетовому, частота растёт. Красный — самый «медленный» видимый свет (низкая частота), жёлтый стоит дальше к синему концу, значит у жёлтого частота выше, чем у красного. Это ключ ко всей задаче.

Энергия фотона

Энергия одной «порции» света (фотона) считается по формуле Планка $E = h\nu$ , где $\nu$ — частота. Частота выросла (красный → жёлтый) — значит и энергия фотона увеличивается. Цифра 1.

Кинетическая энергия фотоэлектрона

Электрон вылетает из металла по уравнению Эйнштейна для фотоэффекта: $E_k = h\nu - A_{вых}$ . Работа выхода $A_{вых}$ — это свойство самого металла, светофильтр её не меняет, она остаётся прежней. А вот $h\nu$ выросло. Из большего числа вычитаем то же самое — разность $$E_k$$ становится больше. Кинетическая энергия фотоэлектрона увеличивается. Цифра 1.

Подвох, на который часто попадаются: думают, что раз свет «поменяли», то и работа выхода как-то меняется. Нет — $A_{вых}$ зависит только от металла.

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Квантовая Физика» (8)