Закономерности фотоэлектрического эффекта

Министерство образования и науки Российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Ростовский государственный строительный университет»

Утверждено

на заседании кафедры физики

15 февраля 2008 г.

ИНФОРМАЦИОННО-методическИЕ УКАЗАНИЯ К КОМПЬЮТЕРНОМУ ТЕСТИРОВАНИЮ ПО ФИЗИКЕ. ЧАСТЬ VIII. квантовая ОПТИКА

Ростов-на-Дону

УДК 531.383

Информационно-методические указания к компьютерному тестированию по физике. Часть VIII. Квантовая оптика.

– Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2008. – 8 с.

Содержатся тестовые задания для проверки уровня подготовки студентов по курсу физики, а также необходимый теоретический материал для самостоятельной работы студентов при подготовке к защите лабораторных работ физического практикума, к промежуточной и итоговой аттестациям студентов, к сдаче зачетов и экзаменов.

Предназначены для студентов всех специальностей РГСУ, предусматривающих изучение курса физики.

Составители: проф. Н.Н.Харабаев,

ст. преп. Е.В.Чебанова

Рецензент: доц. И.Н.Мощенко

Редактор Н.Е. Гладких

Темплан 2007 г., поз.

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Заказ

___________________________________________________________

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162.

© Ростовский государственный

строительный университет, 2008

Тепловое излучение

ЗАДАНИЕ № 1

Температура абсолютно черного тела увеличена в 2 раза, а его интегральная излучательность увеличилась при этом в …

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 2 раза ; 2) 4 раза ; 3) 8 раз ;

4) 16 раз ; 5) 32 раза .

ЗАДАНИЕ № 2

На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от частоты при различных температурах. Наибольшей температуре соответствует график…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 1 ;

2) 2 ;

3) 3 .

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru

ЗАДАНИЕ № 3

На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при различных температурах. Наибольшей температуре соответствует график…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 1;

2) 2;

3) 3;

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 1 ;

2) 2 ;

3) 3 .

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 1;

2) 2;

3) 3;

ЗАДАНИЕ № 4

На рисунке показана кривая зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при Т = 6000 К . Если температуру тела уменьшить в 4 раза, то длина волны, соответствующая максимуму излучения абсолютно черного тела, равна (нм)…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1)150 ;

2) ;

2) 250 ;;

3) 3)500 ;

4) 1000 ;

5) 2000 .

ЗАДАНИЕ № 5

На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при различных температурах. Если кривая 1 соответствует спектру излучения абсолютно черного тела при температуре 6000 К, то кривая 2 соответствует температуре (К)…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 500 К ;

2) 1500 К ;

3) 2000 К ;

4) 4000 К .

---------------------------

Указания к заданиям 1 – 5

Закон Стефана-Больцмана:Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru, где

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ruинтегральная излучательность абсолютно черного тела, т.е. мощность излучения с единицы площади поверхности абсолютно черного тела;

Т – температура;

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ruпостоянная Стефана-Больцмана.

Закон смещения Вина: Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , где Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – длина волны, соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru абсолютно черного тела, T – термодинамическая температура тела, b – постоянная Вина.

Частота ν и длина волны λ связаны соотношением: Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru (c – скорость света).

Внешний фотоэффект

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) 1;

2) 2;

3) 3;

ЗАДАНИЕ № 6

В опытах по внешнему фотоэффекту изучалась зависимость энергии фотоэлектрона от частоты падающего на фотокатод света. Для некоторого материала фотокатода исследуемая зависимость представлена на рисунке линией b. При замене материала фотокатода на материал с меньшей работой выхода электрона зависимость Wk (n )будет соответствовать линии …

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) a ;

2) b ;

3) c ;

4) d .

ЗАДАНИЕ № 7

На рисунке представлены две зависимости задерживающего напряжения U3 от частоты ν падающего света для внешнего фотоэффекта. Укажите верные утверждения.

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1. А2 < А1, где А1 и А2 – значения работы

выхода электронов из соответствующего

металла.

2. Зависимости получены для двух

различных металлов.

3. С помощью этих зависимостей можно

определить значение постоянной Планка.

ЗАДАНИЕ № 8

На рисунке представлены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если Е – освещенность фотокатода, а n – частота падающего на него света, то справедливо следующее утверждение…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) n1 > n2 , E1 > E2 ;

2) n1 > n2 , E1 = E2 ;

3) n1 = n2 , E1 > E2 ;

4) n1 = n2 , E1 < E2 ;

5) n1 < n2 , E1 > E2 ;

6) n1 < n2 , E1 = E2 .

ЗАДАНИЕ № 9

На рисунке представлены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если Е – освещенность фотокатода, а n – частота падающего на него света, то справедливо следующее утверждение…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) n1 > n2 , E1 > E2 ;

2) n1 > n2 , E1 = E2 ;

3) n1 = n2 , E1 > E2 ;

4) n1 = n2 , E1 < E2 ;

5) n1 < n2 , E1 > E2 ;

6) n1 < n2 , E1 = E2 .

---------------------------

Указания к заданиям 6 – 9

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэлектронного эффекта:

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , где

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – энергия фотона частотой ν , падающего на поверхность металла

(h – постоянная Планка),

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – работа выхода электрона из металла,

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона (m – масса электрона, Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – скорость электрона).

Если Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , то фотоэффект возможен, если Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , то фотоэффект невозможен, а если Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , то Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru соответствует так называемой красной границе фотоэффекта, т.е. наименьшей частоте света, при которой фотоэффект еще возможен.

Связь между длиной волны λ и частотой ν фотона: Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru (c – скорость света).

Закономерности фотоэлектрического эффекта.

Фототок, при котором все выбитые из катода электроны достигают анода, соответствует фототоку насыщения на вольт-амперной характеристике I(U) фотоэлемента.

Сила фототока насыщения при облучении катода светом фиксированной частоты пропорциональна интенсивности этого облучения или освещенности фотокатода.

Величина задерживающего напряжения Uз , при котором фототок прекращается (I = 0), определяется из соотношения: Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , где

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – работа электрического поля по погашению кинетической энергии

фотоэлектрона от Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru до 0.

Эффект Комптона

ЗАДАНИЕ № 10

На рисунке показаны направления движений падающего фотона (g ), рассеянного фотона (g¢ ) и электрона отдачи (е). Угол рассеяния 90o , направление движения электрона отдачи составляет с направлением движения падающего фотона угол j = 30o . Если импульс падающего фотона 3 (МэВ×с)/м, то импульс рассеянного фотона (в тех же единицах) равен…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 1,5 ;

2) Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ;

3) Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ;

4) Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru .

ЗАДАНИЕ № 11

На рисунке показаны направления движений падающего фотона ( g ), рассеянного фотона ( g¢ ) и электрона отдачи (е). Угол рассеяния 90o , направление движения электрона отдачи составляет с направлением движения падающего фотона угол j = 30o . Если импульс падающего фотона рф , то импульс электрона отдачи равен…

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ; 2) Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ;

3) Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ; 4) Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru .

---------------------------

Указания к заданиям 10, 11

Закон сохранения импульса для взаимодействующих частиц – фотона и электрона – при комптоновском рассеянии:

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , где Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – импульс фотона до и после взаимодействия, соответственно;

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – импульс электрона после взаимодействия.

Световое давление

ЗАДАНИЕ № 12

Параллельный пучок света падает по нормали на зачерненную плоскую поверхность, производя давление Р . При замене поверхности на зеркальную давление света…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) увеличится в 2 раза ; 2) уменьшится в 2 раза ; 3) не изменится .

---------------------------

Указание к заданию 12

Давление света Р на освещаемую поверхность обусловлено изменением импульса Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru падающего фотона при его соударении с поверхностью, причем Р ~ Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru .

При падении по нормали на зачерненную плоскую поверхность импульс фотона изменяется от Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru до 0 , т.е. изменение импульса фотона Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , а при аналогичном падении фотона на зеркальную плоскую поверхность импульс фотона при отражении изменяется от Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru до – Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru , т.е. изменение импульса в этом случае Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru .

ЗАДАНИЕ № 13

Если в 2 раза увеличить объемную плотность энергии световой волны, то давление света …

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) увеличится в 2 раза ; 2) уменьшится в 2 раза ; 3) не изменится .

---------------------------

Указание к заданию 13

Давление P , производимое светом, падающим по нормали на поверхность:

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ,

где Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – коэффициент отражения, показывающий какую часть от падающей

на поверхность световой энергии составляет отраженная от этой

поверхности энергия;

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – объемная плотность энергии излучения: Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru ,

Ee = Nhν (Ee – энергетическая освещенность, т.е. энергия всех N фотонов,

падающих на единицу поверхности в единицу времени);

Закономерности фотоэлектрического эффекта - student2.ru – энергия фотона частотой ν (h – постоянная Планка);

c – скорость света.

Наши рекомендации