КОнтрольные вопросы кф3

Контрольные вопросы КФ3:

1. Что такое фотоны?

Фотоны — это частицы (кванты), поток которых является одной из моделей электромагнитного излучения (ЭМИ).

2. Модели электромагнитного излучения. В чем суть и различия?

• луч-линия распространения ЭМИ (геометрическая оптика)

• волна-гармоническая волна, имеющая амплитуду и определенную длину волны или частоту (волновая оптика)

• поток частиц (фотонов) используется для объяснения многих эффектов, на которых основана квантовая теория строения вещества

2. Напишите формулу энергии фотона.

[ν-частота излучения; h — постоянная Планка (6,62⋅10^(-34) Дж⋅с) ]

2. Напишите формулу, связывающую энергию фотона и его массу.

соотношение Эйнштейна:   .

2. Напишите выражение энергии фотона через его импульс.

 ,

λ — длина волны ЭМИ

2. Дайте формулировку явления внешнего фотоэффекта.

Внешний фотоэффект есть явление вылета электронов из вещества(металла) при его облучении электромагнитным излучением (ЭМИ), например, светом.

2. Опишите, что происходит с фотоном, падающим на границу металла.

Фотон, падающий на границу металла, поглощается свободным электроном, отдавая ему всю свою энергию.

2. Опишите, что происходит со свободным электроном металла после его взаимодействия с фотоном.

Кинетическая энергия электрона внутри вещества увеличивается на   , но при вылете фотоэлектрона из вещества им совершается работа   (работа выхода) против сил электростатического притяжения к металлу. Таким образом сообщенная электрону фотоном дополнительная энергия уменьшается на величину, равную работе выхода из металла(фотокатода), а оставшаяся часть имеет вид кинетической энергии фотоэлектрона вне металла (фотокатода).

2. Опишите, что происходит с электроном, входящим в состав атома металла после его взаимодействия с фотоном.

Происходит поглощение электроном фотона и переход электрона в другое квантовое состояние.

2. Что такое работа выхода? Чья это характеристика?

Работой выхода называется минимальная энергия, которую надо сообщить электрону вещества, чтобы он мог его покинуть.

Работа выхода есть характеристика данного вещества.

2. Напишите формулу Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

2. Дайте определение красной границы фотоэффекта.

Красная граница фотоэффекта есть минимальная частота ЭМИ, при которой еще наблюдается фотоэффект, то есть для которого энергия равна работе выхода (  ).

2. Как устроен фотоэлемент?

Устройство включает в себя два металлических электрода, впаянных в стеклянную колбу. Один из электродов называют анодом, а второй — фотокатодом, и на нем наблюдается фотоэффект. Анод обеспечивает поглощение электронов и протекание тока во всей цепи. Колба вакуумируется.

2. Почему катод фотоэлемента называют фотокатодом?

Катод фотоэлемента называют фотокатодом, т.к. он эмитирует электроны при облучении электромагнитным излучением. Обычный катод эмитирует электроны в результате нагрева.

2. Что такое запирающее напряжение для данного фотокатода?

Запирающим (задерживающим) напряжением называется минимальное тормозящее напряжение между анодом и фотокатодом, при котором прекращается ток в цепи этой лампы, то есть фотоэлектроны не долетают до анода.

2. Как движется фотоэлектрон в фотоэлементе при потенциале анода ниже потенциала фотокатода?

При потенциале анода ниже потенциала фотокатода фотоэлектрон тормозится электрическим полем и может возвратиться на фотокатод.

2. Как движется фотоэлектрон в фотоэлементе при потенциале анода выше потенциала фотокатода?

При потенциале анода выше потенциала фотокатода фотоэлектрон

2. Как связана кинетическая энергия электрона у катода с его потенциальной энергией у анода и почему?

2. Что такое внешний фотоэффект и каковы его основные закономерности? Условия наблюдения фотоэффекта (красная граница)

Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется явление испускания электронов из вещества под действием электромагнитного излучения и, в частности, света. (При внутреннем фотоэффекте при поглощении падающего излучения электроны переходят на более высокие энергетические уровни, оставаясь в пределах вещества).

Для каждого вещества фотоэффект наблюдается лишь в том случае, если частота света больше некоторого минимального значения , потому что кванта энергии должно хватить на совершение работы выхода: . Предельную частоту и соответствующую ей длину волны   _max называют красной границей фотоэффекта.

2. Квантовая теория фотоэффекта. Фотоны. Уравнение Эйнштейна и его физический смысл. Что такое работа выхода фотоэлектронов

Квантовая теория внешнего фотоэффекта, объясняющая основные закономерности внешнего фотоэффекта, разработана Эйнштейном в 1905 г. Он выдвинул гипотезу световых квантов, согласно которой энергия света (электромагнитного излучения) состоит из конечного числа независимых, локализованных в пространстве квантов энергии. Кванты энергии движутся, как целое, не делясь на части. Они могут поглощаться и испускаться как целое. Носителями таких дискретных порций энергии являются частицы электромагнитного поля, называемые фотонами.

2. Вольтамперные характеристики фотоэлемента и их объяснение с позиций квантовой теории

2. Закон Столетова для фотоэффекта

Фототок насыщения прямо пропорционален освещенности катода

2. С какой целью в работе используются светофильтры? Для чего и как меняется интенсивность падающего на фотоэлемент света? К чему это приводит?

2. Каким образом наличие “красной границы” в фотоэффекте свидетельствуют в пользу корпускулярной природы света?