Fizyka — Klasa 4 LO — rozszerzony — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.
Wybijanie elektronów z metalu przez padające światło.
Kwant światła o energii $E=h f$.
$h f=W+E_k$ (praca wyjścia i energia kinetyczna elektronu).
Do czego służy: Opisuje zjawisko wybijania elektronów z metalu przez światło — dowód korpuskularnej natury światła (Einstein, Nagroda Nobla 1921).
$$E_{\text{fotonu}} = hf = \frac{hc}{\lambda}$$
Tylko gdy $hf \geq W$, czyli gdy częstotliwość światła $f \geq f_{\min} = W/h$. Natężenie światła nie ma znaczenia — liczy się tylko częstotliwość.
Światło $f = 10^{15}$ Hz pada na metal o $W = 3 \times 10^{-19}$ J. Energia elektronu?
⚠️ Częsty błąd: Zwiększenie natężenia (jasności) światła nie zwiększy $E_k$ elektronu — tylko więcej elektronów zostanie wybitych. Większa $E_k$ wymaga większej częstotliwości.
Co liczy: bilans energii fotonu: praca wyjścia i energia elektronu; foton $E=hf$.
Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.
Oblicz energię fotonu o długości fali $620$ nm (przyjmij $hc=1240\ \text{eV}\cdot$nm).
Oblicz energię poziomu $n=3$ w atomie wodoru.
Foton emitowany przy przejściu $5\to3$ w atomie wodoru ma — w porównaniu z fotonem emitowanym przy przejściu $4\to3$ — energię i długość fali:
Rozważamy zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Oceń prawdziwość stwierdzeń.
Oceń prawdziwość każdego stwierdzenia (P — prawda, F — fałsz) i wybierz odpowiedni układ.
Praca wyjścia dla pewnego metalu wynosi $2{,}3$ eV. Oblicz maksymalną energię kinetyczną elektronów wybijanych światłem o długości fali $400$ nm ($hc=1240\ \text{eV}\cdot$nm).
Oblicz najdłuższą falę światła, która wywoła efekt fotoelektryczny dla metalu o pracy wyjścia $4{,}0$ eV.
Oblicz długości fal emitowanych przy przejściach $3\to2$ i $4\to2$ w atomie wodoru i ustal, która linia jest bardziej czerwona.
Oblicz długość fali de Broglie’a elektronu rozpędzonego napięciem $100$ V ($h=6{,}63\cdot10^{-34}$, $m=9{,}11\cdot10^{-31}$ kg, $e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C).
Oblicz energię jonizacji atomu wodoru ze stanu podstawowego oraz minimalną długość fali fotonu zdolnego zjonizować ten atom.
W widmie emisyjnym mieszaniny wodoru i helu zaobserwowano linię o długości $434$ nm. Sprawdź rachunkiem, czy może ona pochodzić od wodoru, i wskaż odpowiednie przejście.
Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.
Podczas przejścia elektronu w atomie wodoru ze stanu $n=6$ do $k=2$ emitowany jest foton o energii $E_{f\,62}$; na skutek emisji atom (masa $m_{at}=1,6735\cdot 10^{-27}$ kg) doznaje odrzutu o energii kinetycznej $E_{kin\,at}$. Oblicz iloraz $\dfrac{E_{kin\,at}}{E_{f\,62}}$ (do dwóch cyfr znaczących, w notacji wykładniczej).
Oceń prawdziwość (P/F): 1) minimalna długość fali promieniowania rentgenowskiego jest wprost proporcjonalna do napięcia; 2) zwiększenie napięcia spowoduje, że graniczna długość fali zmaleje; 3) maksymalna energia kwantu zależy od liczby elektronów w wiązce.
Oblicz najmniejszą długość fali promieniowania rentgenowskiego wytwarzanego przez tę lampę. ($h=6{,}63\cdot10^{-34}$ J·s, $c=3\cdot10^8\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.)
Źródło $Z_1$ emituje światło czerwone, $Z_2$ — zielone; oba o tej samej mocy. Liczba fotonów emitowanych w jednostce czasu przez $Z_1$ w porównaniu z $Z_2$ jest [A większa / B mniejsza / C taka sama], ponieważ [1 światło $Z_1$ ma mniejszą częstotliwość / 2 światło $Z_1$ ma większą częstotliwość / 3 moc zależy tylko od liczby fotonów].
Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.