Какое запирающее напряжение надо подать на вакуумный

Какое запирающее напряжение надо подать на вакуумный

• квантово-механические системы
• квантово-полевые системы,
• законы их движения.

• квантовая механика;
• квантовая теория поля — и её применения:

• Квантовая механика — раздел теоретической физики, описывающий квантовые системы и законы их движения

• Элементарная частица —первичные, далее неразложимые частицы, из которых, состоит вся материя.

• В приближении малых скоростей и слабого взаимодействия теорией тяготения Ньютона;
• в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна.

• от слабого и сильного отличается своим дальнодействующим характером — сила взаимодействия между двумя зарядами спадает только как вторая степень расстояния.
• Э.В намного сильнее гравитационного , и единственная причина, по которой электромагнитное взаимодействие не проявляется с большой силой на космических масштабах — электрическая нейтральность материи, то есть наличие в каждой области Вселенной с высокой степенью точности равных количеств положительных и отрицательных зарядов

• в атомных ядер , между нуклонами в ядрах между кварками в адронах .
• в атомных ядер ,
• между нуклонами в ядрах
• между кварками в адронах .

• Слабое взаимодействие , или слабое ядерное взаимодействие. Оно ответственно, в частности, за бета-распад ядра.

• Тепловое излучение .
• Постоянная Планка .
• Фотоэффект .
• Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта .
• Фотоны .
• Примеры решения задач
• Решение задач

• Тепловое излучения , совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества (т.е за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при температуре выше 0 К.
• Тепловое излучения обладает сплошным спектрам, положения максимума которого зависит от температуры:

• Тепловое излучения – практически единственный вид излучения, который может быть равновесным , т.е тело в единицу времени будет поглощать столько же энергии, сколько и излучать
• Количественной характеристикой тепловой светимости служит спектральная плотность энергетической светимости(R) .
• спектральная плотность энергетической светимости — энергетическая светимость

• Абсолютно чёрных тел в природе не существует, поэтому в физике для экспериментов используется модель. Она представляет собой замкнутую полость с небольшим отверстием. Свет, попадающий внутрь сквозь это отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощён, и отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чёрным. Но если полость нагрета до определенной температуры T , и внутри установилось тепловое равновесие, то собственное излучение полости, выходящее через отверстие, будет излучением абсолютно черного тела
• Абсолютно чёрных тел в природе не существует, поэтому в физике для экспериментов используется модель. Она представляет собой замкнутую полость с небольшим отверстием. Свет, попадающий внутрь сквозь это отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощён, и отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чёрным. Но если полость нагрета до определенной температуры T , и внутри установилось тепловое равновесие, то собственное излучение полости, выходящее через отверстие, будет излучением абсолютно черного тела
• Абсолютно чёрных тел в природе не существует, поэтому в физике для экспериментов используется модель. Она представляет собой замкнутую полость с небольшим отверстием. Свет, попадающий внутрь сквозь это отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощён, и отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чёрным. Но если полость нагрета до определенной температуры T , и внутри установилось тепловое равновесие, то собственное излучение полости, выходящее через отверстие, будет излучением абсолютно черного тела

• 1879 году австрийские ученые Йозеф Стефан и Людвиг Больцман (теоретически для АЧТ) установили, что общая энергетическая светимость во всем диапазоне длин волн пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела:

• Согласно закону Вина , длина волны λmax, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости АЧТ, обратно пропорционален его абсолютной температуре Т:

• Внешним фотоэффектом ( фотоэлектронной эмиссией ) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений.

• Закон Столетова : при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (иначе: число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения): и
• Максимальная начальная скорость фотоэлектронов

• Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. Данный фотоэффект проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к

• Сколько фотонов попадает за 1с в глаза человека, если глаз воспринимает свет с длиной волны 0,5мкм при мощности светового потока

• Строение атома .
• Опыты Резерфорда .
• Квантовые постулаты Бора .
• Модель атома водорода Бора .
• Трудности теории Бора .
• Гипотеза де Бройля .
• Корпускулярно-волновой дуализм .
• Дифракция электронов .
• Пример решения задач.
• Решение задач

• Атом — микроскопическая электронейтральная частица вещества, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.
• Атом состоит из атомного

• Цель эксперимента Э.Резерфорда: проверить гипотезу Дж. Томсона на опыте. Э.Резерфорд решил проник внутрь атома с помощью — частиц, которые имели положительный заряд, массу почти в 7300 раз большую чем масса электрона и очень большую скорость (около 10000км/c).
• Цель эксперимента Э.Резерфорда: проверить гипотезу Дж. Томсона на опыте. Э.Резерфорд решил проник внутрь атома с помощью — частиц, которые имели положительный заряд, массу почти в 7300 раз большую чем масса электрона и очень большую скорость (около 10000км/c).

• С точки зрения Резерфорда — частицы должны были легко «пробить» атом, похожий на пудинг и тем самым доказать справедливость модели атома Томсона.
• Если бы атом был устроен так, как предполагал Дж.Томсон, то Э.Резерфорд увидел бы следующую картину: a- частицы легко «пробивают» атом

• — частиц (красные линии) направлялись на очень

• Наблюдения рассеянных -частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами к первоначальному направлению пучка.
• Было обнаружено, что большинство -частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие -частицы испытывали отклонение на углы, близкие к 180°

• флеш

• Результат был совершенно неожиданным даже для Резерфорда. Он находился в резком противоречии с моделью атома Томсона, согласно которой положительный заряд распределен по всему объему атома. При таком распределении положительный заряд не может создать сильное электрическое поле, способное отбросить -частицы назад.
• Расчет показал, что такое отклонение -частиц возможно только при условии концентрации заряда и

• Эти соображения привели Резерфорда к

• В центре атома находится плотное положительно заряженное ядро, диаметр которого не превышает.

• Это ядро занимает только часть полного объема атома, но содержит весь положительный заряд и не менее 99,95 % его массы.
• Веществу, составляющему ядро атома, следовало приписать колоссальную плотность порядка
• Заряд ядра должен быть равен суммарному заряду всех электронов, входящих в состав атома.

• в центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома;
• вокруг ядра подобно планетам вращаются электроны;
• заряд ядра равен номеру элемента

• Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, оказалась неспособной объяснить факт длительного существования атома, т. е. его устойчивость.
• По законам классической электродинамики, движущийся с ускорением заряд должен излучать электромагнитные волны, уносящие энергию. За короткое время все электроны в атоме Резерфорда должны растратить всю свою энергию и упасть на ядро.
• То, что этого не происходит в

• Атомная система может находится только в особыхстационарныхиликвантовыхсостояниях, каждому из которых соответствует определенная энергияWn . В стационарных состояниях атом не излучает

• Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней , каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию.
• Всем стационарным состояниям соответствуют значения энергии W n
• При W n ≥ 0 электрон удаляется от ядра (ионизация). Величина | W 1 | называется энергией ионизации .

• Состояние с энергией W 1 называется основным состоянием атома.

• при переходе атома из одного стационарного состояния с энергиейWnв другое стационарное состояние с энергиейWkизлучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний:

• Второй постулат Бора также противоречит электродинамике Максвелла, так как частота излучения определяется только изменением энергии атома и никак не зависит от характера движения электрона

• Теория Бора при описании поведения атомных систем не отвергла полностью законы классической физики. В ней сохранились представления об орбитальном движении электронов в кулоновском поле ядра. Классическая ядерная модель атома

• Согласно первоначальной модели атома по Бору, стационарными в нем являются лишь такие состояния, в которых для движущихся по круговым орбитам электронов выполняется условие:

• Считая, что движение электрона по круговой орбите в атоме водорода происходит под действием кулоновской силы притяжения

• Частоты спектральных линий атома водорода, соответствующие переходам между стационарными состояниями, по теории, разработанной Бором, должны определяться из формулы:

• Поэтому в спектре водорода будут наблюдаться линии с частотами

• Серия спектральных линий , возникающих при переходах атомов водорода из возбужденных состояний в основное состояние, называется серией Лаймана.
• Все спектральные линии этой серии лежат ультрафиолетовой области.

• В теории Бора сохранились представления об орбитальном движении электронов в кулоновском поле ядра.
• Классическая ядерная модель атома Резерфорда была дополнена в теории Бора идеей о квантовании электронных орбит.
• Поэтому теорию Бора иногда называют полуклассической .

• Каждая материальная частица обладает волновыми свойствами, причем соотношения, связывающие волновые и корпускулярные характеристики частицы остаются такими же, как и в случае электромагнитного излучения.
• С каждым микрообъектом связаны, с одной стороны, корпускулярные характеристики – энергия E и импульс p , а с другой стороны, волновые характеристики – частота

• Любой частице, обладающей импульсом, сопоставлялся волновой процесс с длиной волны λ = h / p . Для частиц, имеющих массу
• В нерелятивистском приближении (υ c )

• Корпускулярно-волновой дуализм – свойство любой микрочастицы обнаруживать признаки частицы (корпускулы) и волны. Наиболее ярко корпускулярно-волновой дуализм проявляется у элементарных частиц.
• Электрон, нейтрон, фотон в одних условиях ведут себя как хорошо локализованные в пространстве материальные объекты (частицы), двигающиеся с определёнными энергиями и импульсами по классическим траекториям, а в других – как волны, что проявляется в их способности к интерференции и дифракции

• Дуализм электронов, которые мы привыкли считать частицами, проявляется в том, что при отражении от поверхности монокристалла наблюдается дифракционная картина, что является проявлением волновых свойств электронов. Количественная связь между корпускулярными и волновыми характеристиками электрона та же, что и для фотона:

• В 1928 году английский физик Г. Томсон получил новое подтверждение гипотезы де Бройля. В своих экспериментах он наблюдал дифракционную картину, возникающую при прохождении пучка электронов через тонкую поликристаллическую фольгу из золота .

• На установленной за фольгой фотопластинке отчетливо наблюдались концентрические светлые и темные кольца, радиусы которых изменялись с изменением скорости электронов (т. е. длины волны) согласно де Бройлю.

• Таким образом, было экспериментально доказано, что волновые свойства присущи не только большой совокупности электронов, но и каждому электрону в отдельности.
• Экспериментальное доказательство наличия волновых свойств микрочастиц привело к выводу о том, что это универсальное явление природы, общее свойство материи.

• Методы регистрации элементарных частиц .
• Радиоактивные превращения .
• Закон радиоактивного распада.
• Протон-нейтронная модель строения атомного ядра.
• Энергия связи нуклонов в ядре.
• Деление и синтез ядер.
• Ядерная энергетика.
• Пример решения задач
• Решение задач

• Протон — ядро атома водорода имеет положительный заряд, равный абсолютной величине заряда электрона и спин (собственный механический момент импульса, величина любой проекции которого может быть равна ±(h/2 π )/2.).
• Нейтрон — электронейтральная частица c таким же как у протона спином
• Изотопы— ядра, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

• Для обозначения конкретного ядра используют запись , где X — символ элемента, A — массовое число, равное общему числу протонов и нейтронов ядра, Z — атомный номер элемента в таблице Менделеева, равный числу протонов в ядре

• Вильсон- английский физик, член Лондонского королевского общества. Изобрёл в 1912 г прибор для наблюдения и фотографирования следов заряжённых частиц, впоследствии названную камерой Вильсона (Нобелевская премия, 1927).

• Камеру Вильсона можно назвать “ окном ” в микромир. Она представляет собой герметически закрытый сосуд, заполненный парами воды или спиртами близкими к насыщению.

• При понижении давления жидкость в камере переходит в перегретое состояние.

• Пролёт частицы вызывает образование цепочки капель, которые можно сфотографировать.

• В этом методе (Резерфорда) для регистрации используются кристаллы. Прибор состоит из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя и электронной системы.

• В ионизационной камере между двумя электродами находится воздух при атмосферном давлении. Между электродами подаётся постоянное напряжение. Сила тока в камере пропорциональна количеству ионов.

• Ядро испускает -частицу, которая представляет собой ядро атома гелия 4Не и состоит из двух протонов и двух нейтронов. При — распаде массовое число изотопа уменьшается на 4, а заряд ядра — на 2
• Альфа-частица — устойчивая система из двух нейтронов и двух протонов

• В неустойчивом ядре нейтрон превращается в протон, при этом ядро испускает электрон ( -частицу) и антинейтрино:
• При -распаде массовое число изотопа не изменяется, поскольку общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд ядра увеличивается на 1

• Возбужденное ядро испускает электромагнитное излучение с очень малой длиной волны и очень высокой частотой ( — излучение), при этом энергия ядра уменьшается, массовое число и заряд ядра остаются неизменными

• Альфа-излучение — один из видов ионизирующих излучений; представляет

• Бета -излучение — поток электронов или позитронов, возникающий при радиоактивных превращениях атомных ядер. Бета-лучи

• Гамма-излучение — коротковолновое электромагнитное косвенно-ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях. Обладает высокой

• Основной закон радиоактивного распада состоит в том, что отношение числа распавшихся за единицу времени ядер к общему числу ядер является постоянной величиной, зависящей только от сорта ядер .
• Э Резерфорд установил, что активность радиоактивного распада убывает с течением времени .
• Для каждого радиоактивного вещества существует интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза, т.е. период полураспада Т данного вещества

• в 1932 г. Дж. Чедвик экспериментально исследовал излучение, возникающее при облучении бериллия — частицами, и обнаружил, что это излучение представляет собой поток нейтральных частиц с массой, примерно равной массе протона. Так был открыт нейтрон.

• Нейтрон — элементарная частица, не имеющая заряда.
• По современным измерениям масса нейтрона

• В энергетических единицах масса нейтрона равна
• Масса нейтрона приблизительно на две электронные массы превосходит массу

• Энергия, которая требуется, чтобы разделить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи
• Зависимость энергии связи , приходящейся на один нуклон, от числа нуклонов в ядре приведена на графике

• Деление – это распад (расщепление) атомного ядра на две приблизительно равные части (осколки), сопровождающийся выделением энергии и, в отдельных. случаях, испусканием одной или нескольких частиц.
• Некоторые тяжелые ядра могут делиться самопроизвольно (спонтанно), более легкие — в случае соударения с другими ядрами, обладающими большой энергией. Кроме того, тяжелые ядра, например атомов урана, способны делиться под воздействием бомбардировки нейтронами, а поскольку при

• Синтез –это слияние ядер двух легких атомов с образованием нового ядра, соответствующего более тяжелому атом.
• Если это новое ядро стабильно, то при синтезе выделяется энергия, поскольку связи в нем оказываются более прочными, чем в исходных ядрах.

• Ядерная энергетика — это отрасль энергетики, занимающаяся получением и использованием ядерной энергии
• Ядерная энергия — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях

При этом электронам не удается преодолевать задерживающее поле и достигнуть анода.Поэтому можно записать Е =еU , где еU работа против сил задерживающего поля.

Хелп, Фотоэффект Егэ Какое запирающее напряжение з Uз нужно подать на вакуумный фотоэлемент, чтобы прекратился фототок, возникающий при освещении светом с частотой Гц ν=5,4⋅1015 Гц поверхности металла, для которого красная граница фотоэффекта равна кр нм? λкр=660 нм? Постоянная Планка Дж с, h=6,6⋅10−34 Дж⋅с, скорость света м с, c=3⋅108 м/с, заряд электрона Кл. e=1,6⋅10−19 Кл.

Такую, которая погасит кинетическую энергию вылетающего электрона. Она равна разности энергии фотона и работы выхода. Последняя впрямую не написана, но она равна энергии фотона с длиной волны, соответствующей красной границе

Хелп, Фотоэффект Егэ Какое запирающее напряжение з Uз нужно подать на вакуумный фотоэлемент, чтобы прекратился фототок, возникающий при освещении светом с частотой Гц ν=5,4⋅1015 Гц поверхности металла, для которого красная граница фотоэффекта равна кр нм? λкр=660 нм? Постоянная Планка Дж с, h=6,6⋅10−34 Дж⋅с, скорость света м с, c=3⋅108 м/с, заряд электрона Кл. e=1,6⋅10−19 Кл.

Такую, которая погасит кинетическую энергию вылетающего электрона. Она равна разности энергии фотона и работы выхода. Последняя впрямую не написана, но она равна энергии фотона с длиной волны, соответствующей красной границе

Какой длины волны свет надо направить на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 2 Мм/с?

Пример готовой контрольной работы по предмету: Физика

Содержание

1. Какой длины волны свет надо направить на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 2 Мм/с?

2. Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вырванных с катода К (рис. 124), если запирающее напряжение равно 1,5 В.

3. Какова максимальная скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при запирающем напряжении 0,8 В?

Задача № 4. К вакуумному фотоэлементу, у которого катод выполнен из цезия, приложено запирающее напряжение 2 В. При какой длине волны падающего на катод света появится фототок?

5. Какое запирающее напряжение надо подать на вакуумный фотоэлемент, чтобы электроны, вырванные ультрафиолетовым светом с длиной волны

10. нм из вольфрамового катода, не могли создать ток в цепи?

6. Для определения постоянной Планка была составлена цепь, представленная на рисунке 125. Когда скользящий контакт потенциометра находится в крайнем левом положении, гальванометр при освещении фотоэлемента регистрирует слабый фототок. Передвигая скользящий контакт вправо, постепенно увеличивают запирающее напряжение до тех пор, пока не прекратится фототок. При освещении фотоэлемента фиолетовым светом с частотой v 2 =

75. ТГц запирающее напряжение Uз 2 = 2 В, а при освещении красным светом с частотой v 1 =

39. ТГц запирающее напряжение Uз 1 = 0,5 В. Какое значение постоянной Планка было получено?

Задача № 7. В установке, изображенной на рисунке 125, катод фотоэлемента может быть выполнен из различных материалов. На рисунке

12. представлены графики зависимости запирающего напряжения U3 от частоты v облучающего света для двух разных материалов катода. Обосновать линейность этой зависимости. Какой из материалов имеет большую работу выхода? Каков физический смысл точек А и В на графике?

8. Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длинным (λ =

76. нм) и наиболее коротким (λ =

38. нм) волнам видимой части спектра.

Задача № 9. К какому виду следует отнести излучения, энергия фотонов которых равна: а) 4140 эВ; б) 2,07 эВ?

10. Определить длину волны излучения, фотоны которого имеют такую же энергию, что и электрон, ускоренный напряжением 4 В.

Выдержка из текста

Задача № 7. В установке, изображенной на рисунке 125, катод фотоэлемента может быть выполнен из различных материалов. На рисунке

12. представлены графики зависимости запирающего напряжения U3 от частоты v облучающего света для двух разных материалов катода. Обосновать линейность этой зависимости. Какой из материалов имеет большую работу выхода? Каков физический смысл точек А и В на графике?

Решение:

Запирающее напряжение связано с частотой падающего света уравнением, где работа выхода электрона, заряд электрона, постоянная Планка. Отсюда описывает линейную зависимость. У второго материала график расположен ниже, то есть свободный член больше, чем у графика для первого материала. Следовательно, работа выхода А больше у второго материала. При величина показывает отношение работы выхода данного материала к заряду электрона.

Список использованной литературы

Рымкевич, А. П. Физика. Задачник. 1011 кл.: пособие для общеобразоват. Учреждений / А. П. Рымкевич. 10-е изд., стереотип. М.: Дрофа, 2006. 188, [4]