Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) 20. Fale - ogólne wiadomości o falach

Zjawisko fotoelektryczne - zadania

Ruch falowy jest ruchem powszechnym - często jednak nie zdajemy sobie z tego sprawy

Ruch falowy jest zjawiskiem bardzo powszechnym.

Kojarzymy fale na ogół z falami na wodzie np. nad jeziorem lub innym zbiornikiem wodnym albo z falami radiowymi. Czasami o dźwiękach mówimy jako o falach akustycznych.

Więcej o dźwiękach znajdziesz na stronie
SCIAGAWA

Dźwięk

Fale są zjawiskiem tak ważnym, że warto poznać pojęcia opisujące ogólne ich własności.

Fale, ogólne wiadomości o falach, właściwości fal, wielkości opisujące ruch falowy.

"Nauka nie jest i nigdy nie będzie zamkniętą księgą. Każdy istotny krok naprzód pociąga za sobą nowe zagadnienia. Każdy postęp ujawnia po pewnym czasie nowe i głębsze trudności."
Albert Einstein, Leopold Infeld

Do wyjaśniania zjawisk fizycznych stosujemy różne modele – opisy.

Podstawowymi wielkościami opisującymi fale są:

- długość fali - λ,

- częstotliwość - ν

- okres drgań - T,

- prędkość rozchodzenia się fali - υ,

- amplituda fali - A.

Fale biegnące (rozprzestrzeniające się) przenoszą energię.

Do fal elektromagnetycznych zaliczamy wiele rodzajów promieniowania:

- fale radiowe,

- mikrofale,

- podczerwień,

- fale świetlne widzialne,

- ultrafiolet,

- promieniowanie rentgenowskie,

- promieniowanie gamma,

- promieniowanie kosmiczne.

Do opisu energii najmniejszych cząstek materii i fotonów używamy jednostki nazywanej elektronowoltem.

Jeden elektronowolt to energia, jaką uzyskuje cząstka posiadająca ładunek równy ładunkowi elementarnemu przyspieszona napięciem 1 wolta.






Fotoemisja elektronów to zjawisko, w którym światło wybija z metalu elektrony. Zjawisko to nazywamy zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym.

Ilość elektronów emitowanych z metalu pod wpływem światła zależy od natężenia światła padającego na powierzchnię metalu. Dwukrotny wzrost natężenia światła wywołującego zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne powoduje dwukrotne zwiększenie ilości emitowanych z metalu elektronów.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne tłumaczymy korzystając z hipotezy korpuskularnego (kwantowego) modelu światła zaproponowanego przez Maxa Plancka.

Kwant (foton) promieniowania świetlnego ma energię

, gdzie h - jest stałą Plancka, a ν - oznacza częstotliwość promieniowania.


Promieniowanie świetlne przenosi energię w całych porcjach – kwantach energii (fotonach). Fotony są niepodzielne – emitowane są w całych porcjach i pochłaniane w takich samych porcjach. Częste zadania z fizyki dotyczą efektu fotoelektrycznego i wykorzystania wzoru Einsteina - Millikana. Fotoelektrony emitowane z metalu przez padające światło mogą rozpędzić się – ich maksymalna energia kinetyczna opisana jest zależnością

,

gdzie E – energia padającego światła, W – praca wyjścia – energia potrzebna do tego, by elektron opuścił metal, E_k – energia kinetyczna uzyskana przez fotoelektron.



ν₀ – częstotliwość graniczna (najmniejsza) wywołująca zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne można w pełni wytłumaczyć tylko przy zastosowaniu modelu przyjmującego kwantową naturę światła zaproponowaną przez Maxa Plancka. Falowy model światła nie pozwala wytłumaczyć zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego. Kwantową naturę promieniowanie elektromagnetyczne ma we wszystkich zakresach częstotliwości, ale często trudno to zauważyć (zarejestrować). Natura kwantowa światła ujawnia się łatwiej dla dużych częstotliwości czyli fotonów o dużych energiach. Zjawiska dyfrakcji i interferencji światła dają się wyjaśnić poprzez zastosowanie modelu falowego światła. Zjawiska dyfrakcji i interferencji zachodzą dla wszystkich zakresów promieniowania elektromagnetycznego. Zjawisko dyfrakcji obserwuje się także dla cząstek. Zjawisko dyfrakcji cząstek świadczy o ich falowej naturze. Pojęcie fali wiązać trzeba z różnymi obiektami materialnymi, także z dużymi. Własności falowe tych obiektów nie zawsze dadzą się zaobserwować. Obserwuje się zjawiska dyfrakcji dla elektronów, protonów, neutronów, atomów i jonów.











Fale świetlne - optyka geometryczna - soczewka cienka FALE ELEKTROMAGNETYCZNE ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE Kwantowy charakter promieniowania elektromagnetycznego Kwantowy charakter promieniowania elektromagnetycznego Światło - zadania różne 330. Siatka dyfrakcyjna. Stała siatki. Prążki interferencyjne. Kąt ugięcia promienia. Zjawisko fotoelektryczne - zadania 20.15-2011.01.12