Treść zadania

Dominika_220

BŁAGAM O POMOC!!!!

Zad 1
Świetlówka ma moc 20W i sprawność 25% tzn zmienia w energie światła widzialnego 25% zużytej energii elektrycznej. Oblicz ile fotonów światła widzialnego wysyła ta świetlówka w czasie 1 sekundy. Przyjmij że średnia energia fotonów odpowiada energii fotonu światła widzialnego.

Zad 2
Zaobserwowano że efekt fotoelektryczny dla pewnego metalu zachodzi tylko dla promieniowania o długości fali poniżej 300 nm. Jaka jest praca wyjścia tego metalu?

Zad 3

W przypadku rubinu zjawisko fotoelektryczne zachodzi zarówno dla wiatła zielonego jak i niebieskiego. Dla której z tych barw światła predkość wybitych elektronów jest większa? Uzasadnij odpowiedź.

Zad 4

Oblicz minimalną częstotliwość światła dla której zachodzi efekt fotoelektryczny dla arsenu oraz prędkość elektronów wybijanych przez to promieniowanie.

Zad 5

Oblicz prędkość elektronów wybijanych ze strontu przez promieniowanie o długosci fali 200nm

Zadanie jest zamknięte. Autor zadania wybrał już najlepsze rozwiązanie lub straciło ono ważność.

Rozwiązania

  • antekL1

    [ Czytaj proszę znaczek ^ jako "do potęgi". Np: 10^3 = 10 do potęgi 3 = 1000 ]
    [ Z tablic bierzemy następujące stale, które mogą się przydać:
    h = 6,63 * 10^(-34) J * s - stała Plancka
    c = 3 * 10^8 m/s - prędkość światła
    e = 1,6 * 10^(-19) C - ładunek elektronu (jak też liczba do zamiany eV na dżule)
    m = 9,1 * 10^(-31) kg - masa elektronu ]
    ========================================

    Zad. 1.
    Rzeczywista ilość energii wysyłana przez żarówkę w ciągu sekundy wynosi:

    E = 25% * 20 W * 1 s = 5 J

    Przyjmijmy, ze światło widzialne odpowiada długości fali lambda = 600 nm,
    czyli 600 * 10^(-9) m
    Energia Ef fotonu takiego światła wynosi [ oznaczenia h, c - jak na początku ]

    Ef = h c / lambda = 6,63 * 10^(-34) * 3 * 10^8 / [ 600 * 10^(-9) ] = 3,315 * 10^(-19) J

    Dzielimy energię E żarówki przez Ef
    Ilość fotonów N = E / Ef = 5 / [ 3,315 * 10^(-19) ] = około 1,5 * 10^19
    Wynik może różnić się od odpowiedzi, bo długość fali może być nieco inna.
    ========================================

    Zad. 2.
    Praca wyjścia W jest równa energii fotonu o długości fali lambda = 300 nm,
    czyli 300 * 10^(-9) m

    W = h c / lambda = 6,63 * 10^(-34) * 3 * 10^8 / [ 300 * 10^(-9) ] = około 6,63 * 10^(-19 J
    (odpowiada to 6,63 * 10^(-19) / [ 1,6 * 10^(-19) ] = 4,14 eV
    ========================================

    Zad. 3.
    Większa jest prędkość elektronów dla światła niebieskiego.
    Ma ono mniejszą długość fali, przez co energia fotonu tego światła,
    określana wzorem Ef = h c / lambda jest większa.
    Ponieważ stała część energii fotonu idzie na pracę wyjścia
    to w wypadku światła niebieskiego zostaje więcej energii nadającej elektronowi
    większą energię kinetyczną, a więc i większą prędkość.
    ========================================

    Zad. 4.
    W sieci znalazłem informację, że praca wyjścia dla arsenu to W = 5,1 eV.
    Graniczna częstotliwość f musi spełniać równanie:

    W = h f ; stąd f = W / h.

    Przeliczamy eV na dżule mnożąc przez 1,6 * 10^(-19). Dostajemy:

    f = 5,1 * 10^(-19) / [ 6,63 * 10^(-34) ] = około 1,23 * 10^15 Hz

    Przy tej częstotliwości cała energia fotonu idzie na pracę wyjścia i prędkość elektronów jest zerowa
    ========================================

    Zad. 5.
    W sieci znalazłem pracę wyjścia dla strontu: W = 2,6 eV.
    Przeliczamy to na dżule mnożąc przez 1,6 * 10^(-19). Dostajemy:

    W = 2,6 * 1,6 * 10^(-19) = 4,16 * 10^(-19) J

    Foton o długości fali 200 nm (czyli 200 * 10^(-9) m ) ma energię Ef równą:

    Ef = h c / lambda = 6,63 * 10^(-34) * 3 * 10^8 / [ 200 * 10^(-9) ] = 9,945 * 10^(-19) J

    Różnica Ef - W zamienia się w energię kinetyczną Ek elektronu.

    Ek = 9,945 * 10^(-19) - 4,16 * 10^(-19) = 5,785 * 10^(-19) J

    Zapisujemy energię kinetyczną jako:

    Ek = (1/2) m v^2 ; gdzie m - masa elektronu, v - szukana prędkość. Liczymy v.

    v = pierwiastek (2 Ek / m) ; wstawiamy dane

    v = pierwiastek [ 2 * 5,785 * 10^(-19) / [ 9,1 * 10^(-31) ]

    v = około 1,13 * 10^6 m/s = 1130 km / s

    Jest to zaledwie niecałe 0,4% prędkości światła więc obliczenia można prowadzić bez uwzględniania efektów relatywistycznych.
    ========================================

0 odpowiada - 0 ogląda - 1 rozwiązań

Dodaj zadanie

Zobacz więcej opcji