Strona główna na telefon
2021-01-04 20:57Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Zadanie
Obliczyć długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne dla poszczególnych metali: cez, rubid, sód, glin, cynk, miedź, żelazo, platyna.
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
Inna strona o zjawisku fotoelektrycznym
Wzór Einsteina-Millikana - zasada zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego
Wielkości
W – praca wyjścia elektronu
Ek – energia kinetyczna fotoelektronu
E – energia kwantu fotonu
h – stała Plancka
c – prędkość światła w próżni
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
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.
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.
320. Zasada zachowania energii w zjawisku fotoelektrycznym.
Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf
Rozpady promieniotwórcze - przykłady reakcji: rozpad promieniotwórczy jądra atomowego helu 6
Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?
Energia potencjalna grawitacyjna w centralnym polu grawitacyjnym
Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego
Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.
Rozwiązane zadania z kinematyki
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.
Pomoc z matematyki
Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki
Pomoc z historii
Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?
Model atomistyczny budowy materii - podstawy
Oporność zastępcza układu oporników
Gaz doskonały – spis rozwiązanych zadań
Zjawisko fotoelektryczne - spis zadań
Spisy rozwiązanych zadań
ATOM,
Kilka linków z historii
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
"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