Atom. Foton. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

Zadanie

Obliczyć długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne dla poszczególnych metali:
cez - Obliczenia dla cezu,
rubid,
sód,
glin,
cynk,
miedź,
żelazo,
platyna.

Rozwiązanie zadania

Obliczenia dla cezu

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z powierzchni metalu pod wpływem światła.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne - zadania,

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne zachodzi dla metali czyli dla substancji, w których oprócz elektronów na stałe związanych z atomami są także elektrony swobodne.

Elektrony swobodne nie są związane z atomami, mogą poruszać się w całej objętości bryły metalu.

Strukturę metalu tworzą jony dodatnie i poruszające się między nimi elektrony swobodne.

Energia dostarczana przez światło potrzebna jest do oderwania elektronu związanego z atomem.

Jeden z elektronów swobodnych zajmuje wolne miejsce.

Emituje elektron związany z jądrem, ponieważ musi być spełnione prawo zachowania pędu w zjawisku zderzenia fotonu z jonem.

Elektrony swobodne nie mogą samoistnie opuścić objętości metalu ze względu na oddziaływania jonów sieci krystalicznej metalu.

Elektrony pokonują barierę potencjału - wykonują pracę przeciwko siłom pola elektrycznego.

Minimalna energia potrzebna do ucieczki elektronu z metalu to inaczej praca wyjścia lub energia wyjścia W.

Pracę wyjścia podajemy najczęściej w elektronowoltach dla uniknięcia konieczności posługiwania się bardzo małymi liczbami (ach te ujemne potęgi dziesiątki!)

Wartości pracy wyjścia elektronu z metali w elektronowoltach

cez  Cs  2,14 eV

rubid  Rb  2,16  eV

sód  Na  2,75 eV

glin  Al  4,28 eV

cynk  Zn  4,33 eV

miedź  Cu  4,65 eV

żelazo  Fe  4,70 eV

platyna  Pt  5,65 eV

Powrót na górę strony

Inna strona o zjawisku fotoelektrycznym

Wzór Einsteina-Millikana - zasada zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego

zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

Wielkości

W – praca wyjścia elektronu

Ek – energia kinetyczna fotoelektronu

E – energia kwantu fotonu

h – stała Plancka

c – prędkość światła w próżni

Zadanie - zjawisko fotoelektryczne

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z powierzchni metalu pod wpływem światła o odpowiedniej częstotliwości (długości).

Obliczyć długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne dla różnych metali.

Graniczna długość fali świetlnej wywołująca zjawisko fotoelektryczne w cezie - Wyniki obliczeń

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne zachodzi wtedy, gdy na czystą powierzchnię metalu pada odpowiedniej długości (częstotliwości) światło. Światło o większej długości (o mniejszej częstotliwości) efektu fotoelektrycznego nie wywoła.

Zadanie

Obliczyć długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne dla poszczególnych metali.

Obliczymy w ten sposób największą długość fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne. Efekt ten zajdzie też dla wszystkich fal o długości mniejszej.

Pamiętać trzeba, że długość fali obliczona w zadaniu jest długością fali w próżni. W ośrodkach materialnych długość fali jest mniejsza, ale ważna jest długość fali obliczona dla próżni.

Najlepszym miernikiem granicznym efektu fotoelektrycznego jest częstotliwość - nie zmienia się w ośrodku materialnym, jeśli światło przechodzi przez ten ośrodek.

Rozwiązanie

zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

Wzór Einsteina-Millikana dla fali granicznej - wywołującej zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Wzór ten jest zastosowaniem zasady zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego. Energia fotonu rozdziela się na energię potrzebną do pokonania sił przyciągania oraz na energię kinetyczną fotoelektronu.

Powrót na górę strony

Praca wyjścia elektronu z powierzchni metalu to energia potrzebna do tego by wyrwać elektron z powłoki i pokonać siłę oddziaływania jonów sieci krystalicznej. Na miejsce opuszczone przez elektron w jonie sieci krystalicznej wędruje elektron swobodny.

Praca wyjścia i maksymalna długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne w nanometrach [nm] dla wybranych metali. Jeden nanometr to miliardowa część metra.

Wyniki obliczeń granicznych długości fali świetlnej (w próżni)

maksymalna długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne [w nanometrach]

cez  Cs  581 nm

rubid  Rb  575 nm

sód  Na  452 nm

glin  Al  280 nm

cynk  Zn   287 nm

miedź  Cu  267 nm

żelazo  Fe  264 nm

platyna  Pt  220 nm

Do wyjaśnienia zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego konieczne było przyjęcie hipotezy Maxa Plancka - energia światła przenoszona jest w postaci kwantów (porcji) energii

Wartość energii jednego kwantu jest równa iloczynowi częstotliwości fali świetlnej i stałej.

"Po kilku nieudanych próbach, rozpoczętych w 1897 r. Planck opracował wzór opisujący promieniowanie ciała doskonale czarnego. Według teorii Plancka wielkość kwantu światła zależy od częstotliwości światła oraz stałej fizycznej, którą Planck oznaczył jako h. Hipoteza Plancka była całkowicie sprzeczna z ówczesnymi poglądami na naturę promieniowania, jednakże pozwoliła Planckowi na wyprowadzenie dokładnego, poprawnego wzoru opisującego promieniowanie ciała doskonale czarnego."

Powrót na górę strony

Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Zasada zachowania energii w zjawisku fotoelektrycznym.
318. Zjawisko fotoelektryczne. Polega ono na tym, że światło wybija z powierzchni czystych metali elektrony.
320. Zasada zachowania energii w zjawisku fotoelektrycznym.
POWRÓT DO "FALE"
POWRÓT DO "ATOMU"
Powrót na górę strony

Rozpady promieniotwórcze - przykłady reakcji: rozpad promieniotwórczy jądra atomowego helu 6

Praca mechaniczna stałej siły - przykłady obliczeń.

Energia mechaniczna ciała - przykłady wykorzystania zasady zachowania

Energia kinetyczna ciała - przykłady obliczeń

Przykłady obliczania siły dośrodkowej

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

Energia potencjalna grawitacyjna w jednorodnym polu grawitacyjnym

Obliczenie masy Słońca

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

Pierwsza prędkość kosmiczna

Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Rozwiązane zadania z kinematyki

Pomoc z matematyki
Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki


Pomoc z historii
Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?

Model atomistyczny budowy materii - podstawy

Strona główna 

  Ruch 

  Siły 

  Energia 

Prąd  

Atom 

Budowa materii 

Fizyka potrzebna

Wartość siły Ziemia-Księżyc

Grawitacja

Oporność zastępcza układu oporników

Względność prędkości

Siła elektrodynamiczna.

Mechanika - spis zadań

Optyka - spis

Termodynamika - spis

Elektromagnetyzm - spis

Drgania - spis

Fizyka - ogólnie

Atom - spis

Kinematyka - ruch po okręgu

Elektrostatyka

Magnetyzm - spis

Prąd elektryczny

Optyka geometryczna - spis

Siła Lorentza

Ruch z tarciem

Szybkość średnia

Soczewka cienka

  • Gaz doskonały – spis rozwiązanych zadań
  • Zjawisko fotoelektryczne - spis zadań
  • Słownik
  • Powiększenie mikroskopu
  • Powiększenie lupy
  • Optyka - okulary
  • Hydrostatyka
  • Siła dośrodkowa
  • ognisko soczewki

    Spisy rozwiązanych zadań

    ATOM,

    Mechanika

    OPTYKA

    grawitacja,

    Elektrostatyka,

    Magnetyzm

    Prąd elektryczny,

    Energia,

    Szybkość ruchu,

    Kinematyka,

  • RUCH PO OKRĘGU,
  • Dynamika,
  • Elektromagnetyzm,
  • Rzuty,

    Kilka linków z historii

    Starożytny Rzym

    Ancient Rome - po angielsku

    Starożytny Egipt

    Starożytna Grecja

    Ancient Greece - po angielsku

  • Dziedzictwo kulturowe

    Zadanie - zwierciadło kuliste

    W odległości x od zwierciadła kulistego wypukłego znajduje się przedmiot.
    Ogniskowa zwierciadła równa jest f.
    Jaki otrzymamy obraz tego przedmiotu?
    W jakiej odległości y od zwierciadła będzie obraz?
    Jakie jest powiększenie p obrazu?

    Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie

    Spisy zadań - Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

    "Stajesz się kimś tylko w starciu z tym, co stawia ci opór."
    Antoine de Saint Exupery

    "Gdy przyjmujemy hipotezę, że substancja składa się z atomów, nie możemy uniknąć wniosku, że także elektryczność, zarówno dodatnia jak i ujemna jest podzielona na elementarne części, które zachowują się jak atomy elektryczności."

    Hermann Helmholtz - niemiecki fizyk, fizjolog, filozof, lekarz