Квантовая физика. Корпускулярно-волновой дуализм. Задания ЕГЭ по физике из банка ФИПИ с ответами

Все задания из банка ФИПИ в КЭС "Квантовая физика. Корпускулярно-волновой дуализм" к ЕГЭ по физике с ответами.

4.1 Корпускулярно-волновой дуализм
4.1.1 Гипотеза М. Планка о квантах. Формула Планка
4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
4.1.5 Давление света. Давление света на полностью отражающую поверхность и на полностью поглощающую поверхность

Теория для решения задач

Первым делом вспомню, что длина волны света в среде связана с длиной волны в вакууме через показатель преломления.
Формула, такая:
`λ = λ_0/n`, где
`λ_0` — длина волны в вакууме,
`n` — показатель преломления среды.
Значит, если свет переходит из одной среды в другую, его частота не меняется, а вот длина волны и скорость меняются.

Импульс фотона связан с его длиной волны. Формула импульса фотона
`p = h/λ`,
где
`h` — постоянная Планка,
`λ` — длина волны.
То есть импульс обратно пропорционален длине волны.

Мощность лазера можно выразить как произведение количества фотонов, излучаемых за единицу времени, на энергию одного фотона:

`P=N/t⋅E_(фотона)`

Краткий ответ (56)

Впишите правильный ответ.
Зелёный свет (λ = 550 нм) переходит из стекла с показателем преломления 1,5 в воздух. Определите отношение длины волны фотона в воздухе к его длине волны в стекле.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Отношение длины волны фотона в воздухе к его длине волны в стекле равно показателю преломления стекла, так как длина волны обратно пропорциональна показателю преломления среды. При переходе из стекла в воздух длина волны увеличивается в 1,5 раза.

Ответ: 1,5.

Номер: 05D648

Впишите правильный ответ.
В вакууме длина волны света от первого источника в 2 раза меньше, чем длина волны света от второго источника. Определите отношение импульсов
фотонов `p_1/p_2`, испускаемых этими источниками.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Импульс фотона связан с его длиной волны формулой
`p=h/λ`

,где
h — постоянная Планка,
λ — длина волны.

По условию задачи длина волны первого источника
`λ_1` в 2 раза меньше длины волны второго источника `λ_2`.

,то есть

`λ_1=λ_2`.

Импульсы фотонов для каждого источника:

`p_1=h/λ_1`,

`p_2=h/λ_2`

Находим отношение импульсов:

`p_1/p_2=(h/λ_1)/(h/λ_2)=λ_2/λ_1`

Подставляем `λ_1=λ_2/2`:

`λ_2/λ_1=λ_2/(λ_2/2)=2`

Таким образом, отношение импульсов фотонов равно 2

Ответ: 2

Номер: B2864C

Впишите правильный ответ.
При замене одного лазера на другой мощность испускаемого светового пучка увеличилась в 1,5 раза, а энергия каждого испускаемого фотона уменьшилась в 2,5 раза. Во сколько раз уменьшилась при этом частота испускаемого света?

в раз(а)

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При замене лазера мощность светового пучка увеличилась в 1,5 раза, а энергия каждого фотона уменьшилась в 2,5 раза.

Мощность лазера можно выразить как произведение количества фотонов, излучаемых за единицу времени, на энергию одного фотона:

`P=N/t⋅E_(фотона)`

Для первого лазера:

`P_1=N_1/t*E_1`

Для второго лазера:

`P_2=N_2/t*E_2`

Из условия задачи известно, что

`P_2=1,5*P_1` и `E_2=E_1/(2,5)`.

Подставляя эти значения в уравнение для P_2:

`1,5*P_1=N_2/t*E_1/(2,5)`

Подставляем

`P_1=N_1/t*E_1`:

`1,5*N_1/t*E_1=N_2/t*E_1/(2,5)`

Сокращаем

`E_1` и t с обеих сторон:

`1,5*N_1=N_2/(2,5)`

Отсюда:

`N_2=1,5*2,5*N_1=3,75*N_1`

Частота света связана с энергией фотона по формуле

`E=h*ν`

Поскольку энергия фотона уменьшилась в 2,5 раза, частота также уменьшилась в 2,5 раза:

`ν_2=E_2/h=(E_1/2,5)/h=ν_1/(2,5)`

То есть частота уменьшилась в 2,5 раза

Ответ: 2,5

Номер: A1AF4F

Впишите правильный ответ.
Частота красного света примерно в 2 раза меньше частоты фиолетового света. Во сколько раз энергия фотона фиолетового света больше энергии фотона красного света?

в раз(а)

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Энергия фотона связана с его частотой через постоянную Планка по формуле
E=hν, где
E — энергия фотона,
h — постоянная Планка,
ν — частота света.

Энергия прямо пропорциональна частоте, поэтому если частота фиолетового света в 2 раза больше частоты красного света, то энергия фотона фиолетового света также будет в 2 раза больше.

Дано:

Частота красного света
`ν_(красного)=ν_(фиолетового)/2`

Рассчитываем энергии:

Энергия фотона фиолетового света:

`E_(фиолетового)=hν_(фиолетового)`

Энергия фотона красного света:

`E_(красного)=hν_(красного)=h*ν_(фиолетового)/2`

Находим отношение энергий:

`E_(фиолетового)/E_(красного)=(hν_(фиолетового))/(h*ν_(фиолетового)/2)=ν_(фиолетового)/(ν_(фиолетового)/2)=2`

Таким образом, энергия фотона фиолетового света больше энергии фотона красного света в 2 раза.

Номер: 4EF902

Впишите правильный ответ.
На установке, представленной на фотографиях (рисунок а – общий вид, рисунок б – фотоэлемент), исследовали зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Для этого в прорезь осветителя помещали различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только жёлтый свет, а во второй – пропускающий только синий свет.

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Рис. а

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Рис. б

Как изменялись частота световой волны падающего света и работа выхода фотоэлектронов из металла при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

1) увеличивалась
2) уменьшалась
3) не изменялась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Частота световой волны, падающей на фотоэлемент / Работа выхода

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

13

Для решения задачи используем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

`hν=A_(вых)+E_(кин)`,
где
`ν` — частота света,
`A_(вых)`— работа выхода материала,
`E_(кин)`— кинетическая энергия фотоэлектронов.

Частота света:
Частота синего света выше, чем жёлтого, так как в видимом спектре частота увеличивается от красного к фиолетовому. При переходе от жёлтого к синему светофильтру частота увеличивается (ответ 1).

Работа выхода:
Работа выхода зависит только от материала фотоэлемента. Поскольку в задаче не указано, что материал менялся, работа выхода не изменяется (ответ 3).

Ответ:
Частота световой волны — 1, работа выхода — 3.

Номер: 74B30F

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с энергией фотонов Eф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При этом напряжение, при котором фототок прекращается (запирающее напряжение), равно Uзап. Как изменятся модуль запирающего напряжения U_зап и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов E_ф уменьшится, но фотоэффект не прекратится?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Модуль запирающего напряжения U_зап / Длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

23

Красная граница фотоэффекта `λ_кр` — это минимальная длина волны (или, точнее, максимальная длина волны), при которой ещё возможен фотоэффект. Она связана с работой выхода металла.

Модуль запирающего напряжения `U_(зап)` и длина волны красной границы `λ_кр` изменяются следующим образом:

Запирающее напряжение `U_(зап)`:

Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_ф=A+e*U_(зап)`, где

A — работа выхода металла. При уменьшении

`E_ф` (при неизменной A) разность `E_ф−A` уменьшается, поэтому `U_(зап)=(E_ф-A)/e` также уменьшится.

Длина волны красной границы (λ_(кр)):

Красная граница зависит только от работы выхода:

`λ_(кр)=(h*c)/A`.

Поскольку материал металла не меняется
(A=const), `λ_кр` не изменится.

Ответ: 23

Номер: EB4A08

Впишите правильный ответ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только синий свет, а во второй – пропускающий только жёлтый. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта. Как изменяются максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов и работа выхода при переходе от первой серии опытов ко второй?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов / Работа выхода

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Если частота падающего света становится меньше, а работа выхода та же, то энергии фотона может не хватить даже для преодоления работы выхода, если частота ниже красной границы. Но в условии сказано, что в каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта, значит частота и синего, и жёлтого света выше красной границы. Поэтому фотоэффект есть в обоих случаях. Но так как жёлтый свет менее частотный, то `K_(max)`

у него меньше, чем у синего. Значит кинетическая энергия уменьшается, а работа выхода не меняется.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшается, так как частота жёлтого света меньше частоты синего, а работа выхода остаётся неизменной, так как зависит только от материала фотоэлемента.

Ответ:
Максимальная кинетическая энергия: 2 (уменьшается)
Работа выхода: 3 (не изменяется)

Номер: 2E7F74

Впишите правильный ответ.
Во время лабораторной работы ученики изучают зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов, вылетающих с фотокатода, от частоты падающего света. В опытах наблюдается явление фотоэффекта.

Частоту падающего света немного увеличивают. Как при этом изменяются энергия фотонов падающего света и работа выхода электронов из материала фотокатода?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Энергия фотонов падающего света / Работа выхода электронов

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Энергия фотонов падающего света увеличивается, так как она прямо пропорциональна частоте (E = hν). Работа выхода — характеристика материала фотокатода и не зависит от частоты света, поэтому остается неизменной.

Ответ: 13

Номер: 54B370

Впишите правильный ответ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент поочерёдно освещался через разные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только синий свет, а во второй – пропускающий только зелёный. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли задерживающее напряжение. Как изменились длина падающей световой волны и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина световой волны, падающей на фотоэлемент / Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

12

Длина волны света увеличивается (переход от синего к зелёному), а максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшается (так как энергия фотона обратно пропорциональна длине волны, и при её увеличении энергия фотона падает, что снижает кинетическую энергию электронов).

Ответ:
Длина волны: 1) увеличилась
Максимальная кинетическая энергия: 2) уменьшилась

Номер: 7A2AB4

Впишите правильный ответ.
Зелёный свет (λ = 540 нм) переходит из воздуха в стекло с показателем преломления 1,5. Определите длину волны фотона в стекле.

нм

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Когда свет проходит через разные среды, его скорость меняется. В воздухе скорость света примерно равна скорости в вакууме, c. В стекле скорость света v будет меньше: `v = c/n`, где n — показатель преломления стекла.

Также знаю, что частота света f не меняется при переходе через границу сред. Частота определяется источником света, а среда влияет только на скорость и длину волны. Поэтому можно записать, что частота в воздухе и в стекле одинакова:
`f = c/λ_воздух = v/λ_(стекло)`.

Подставим `v = c/n` в уравнение для частоты в стекле:

`c/λ_(воздух) = (c/n)/λ_(стекло)`

Теперь можно сократить c в обеих частях уравнения:

`1/λ_(воздух) = 1/(n*λ_(стекло))`

Отсюда выразим `λ_(стекло)`:

`λ_(стекло) = λ_(воздух)/n`

Теперь подставляем значения:

`λ_(стекло) = (540нм)/(1,5) = 360 нм`

Ответ: 360 нм

Номер: 5DD5B2

Впишите правильный ответ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только красный свет, а во второй – пропускающий только зелёный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменяются модуль запирающего напряжения и максимальная скорость фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Модуль запирающего напряжения / Максимальная скорость фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При переходе от красного света к зелёному длина волны падающего света уменьшается, а энергия фотонов увеличивается (так как `E=(hc)/λ`). Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`(hc)/λ=A+e*U_з`, где

`U_з` - запирающее напряжение,

`A` — работа выхода. Увеличение энергии фотона ((hc)/λ) приводит к росту

`U_з`, так как

`U_з=((hc)/λ-A)/e`.

Максимальная скорость фотоэлектронов связана с запирающим напряжением соотношением:

`v_(max)=sqrt((2eU_з)/m)`.

Поскольку `U_з` увеличивается, `v_(max)` также возрастает.

Ответ: 11
Модуль запирающего напряжения и максимальная скорость фотоэлектронов увеличатся.

Номер: 451A14

Впишите правильный ответ.
Интенсивность монохроматического светового пучка плавно уменьшают, не меняя частоты света. Как изменяются при этом энергия и импульс каждого фотона в световом пучке?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не меняется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Энергия фотона / Импульс фотона

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

33

Энергия и импульс каждого фотона зависят только от частоты света, которая в данной задаче не изменяется. Уменьшение интенсивности светового пучка связано с уменьшением количества фотонов, а не с изменением их характеристик.

Энергия фотона:
`E=hν`

Импульс фотона:

`p=(hν)/c`

Обе величины остаются постоянными при неизменной частоте ν.

Ответ:
Энергия фотона — 3) не меняется
Импульс фотона — 3) не меняется

Номер: 7A8110

Впишите правильный ответ.
Частоты фотонов двух пучков света связаны равенством ν₂ = 2ν₁. Определите отношение модулей импульсов фотонов `p_2/p_1`.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Импульс фотона связан с его частотой формулой
`p=hν/c`, где

h — постоянная Планка,
ν — частота фотона,
c — скорость света.

Для двух фотонов с частотами
`ν_1` и `ν_2=2*ν_1` импульсы будут:

`p_1=(hν_1)/c`, `p_2=(hν_2)/c`

Находим отношение импульсов:

`p_2/p_1=((hν_2)/c)/((hν_1)c)=ν_2/ν_1=(2ν_1)/(ν_1)=2`

Таким образом, отношение модулей импульсов фотонов равно 2.

Номер: 5F1E18

Как изменились частота света, падающего на фотоэлемент, и работа выхода электронов при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Частота света, падающего на фотоэлемент / Работа выхода электронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Частота света, падающего на фотоэлемент, уменьшилась при переходе от синего к желтому светофильтру, так как синий свет имеет более высокую частоту, чем желтый. Работа выхода электронов осталась неизменной, поскольку она определяется материалом фотоэлемента, который не менялся в ходе опытов.

Ответ:
Частота света: 2
Работа выхода: 3

Номер: ACD726

Впишите правильный ответ.
В вакууме распространяются две монохроматические электромагнитные волны. Длина первой волны в 4 раза больше длины второй волны. Чему равно отношение `P_1/P_2` импульсов фотонов первой и второй волн?

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Для решения задачи необходимо найти отношение импульсов фотонов двух монохроматических электромагнитных волн, распространяющихся в вакууме. Известно, что длина первой волны в 4 раза больше длины второй волны.

Импульс фотона связан с длиной волны формулой:

`p=hλ`
где
h — постоянная Планка,
λ — длина волны.

Дано, что
`λ_1=4λ_2`.

Найдем импульсы фотонов для каждой волны:

`p_1=h/λ_1=h/(4λ_2)`

`p_2=h/λ_2`

Отношение импульсов

`p_1/p_2`

равно:

`p_1/p_2=(h/4λ_2)/(h/λ_2)=h/(4λ_2)*λ_2/h=1/4`

Таким образом, отношение импульсов фотонов первой и второй волн равно: 0.25

Номер: EEC920

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с длиной волны λ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. После изменения энергии падающих фотонов модуль запирающего напряжения U_зап уменьшился. Как изменились при этом длина волны λ падающего света и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина волны λ падающего света / Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

12

Модуль запирающего напряжения `U_(зап)`уменьшился.

Запирающее напряжение связано с максимальной кинетической энергией фотоэлектронов `K_(max)` соотношением:

`K_(max)=eU_(зап)`

уменьшилось, то `K_(max)` тоже уменьшилась.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

`hν=A_(вых)+K_(max)`

где:

hν — энергия падающего фотона,

`A_(вых)` - работа выхода металла (постоянная для данного металла),

`K_(max)`- максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Так как `K_(max)` уменьшилась, то энергия фотона

hν тоже уменьшилась.

Длина волны света λ связана с частотой ν и энергией фотона
hν соотношением:

`λ=c/ν=(hc)/(hν)`

Если энергия фотона hν уменьшилась, то длина волны λ увеличилась (поскольку λ обратно пропорциональна энергии фотона).

Ответ:

Длина волны
λ — увеличилась (1).

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

K_(max) - уменьшилась (2).

Номер: EBA323

Впишите правильный ответ.
В вакууме распространяются две монохроматические электромагнитные волны. Энергия фотона первой волны в 2 раза больше энергии фотона второй волны. Определите отношение `λ_1/λ_2` длин этих электромагнитных волн.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Для решения задачи воспользуемся формулой, связывающей энергию фотона E с длиной волны λ:

`E=(hc)/λ`,
где:

h — постоянная Планка,

c — скорость света в вакууме.

Из условия известно, что энергия фотона первой волны
`E_1` в 2 раза больше энергии фотона второй волны
`E_2`:

`E_1=2*E_2`.

Подставим выражения для энергии через длину волны:

`(hc)/λ_1=2*(hc)/λ_2`.

Сократим общие множители hc:

`1/λ_1=2/λ_2`.

Теперь выразим отношение длин волн `λ_1/λ_2`:

`λ_1/λ_2=1/2`.

Ответ: 0,5

Номер: A0EAD1

Впишите правильный ответ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент поочерёдно освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только жёлтый свет, а во второй – пропускающий только синий. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменились длина световой волны, падающей на фотоэлемент, и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина световой волны, падающей на фотоэлемент / Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

21

При переходе от жёлтого света к синему в фотоэффекте происходят следующие изменения:

Длина волны света:

Жёлтый свет имеет большую длину волны (примерно 570–590 нм), чем синий свет (примерно 450–490 нм).

Длина волны уменьшилась (ответ 2).

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов:

Энергия фотона определяется формулой

`E=(hc)/λ`, поэтому при уменьшении длины волны энергия фотонов увеличивается.

По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_к=hν-A_(вых)`, где `A_(вых)`- работа выхода (постоянная для данного материала).

Так как частота ν увеличилась (потому что λ уменьшилась), то и E_к увеличилась.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась (ответ 1).

Ответ: 21

Номер: 0A5B5E

Впишите правильный ответ.
На металлическую пластинку (катод) установки для исследования фотоэффекта направили пучок света от лазера, вызвав фотоэффект. Интенсивность лазерного излучения плавно уменьшают, не меняя его длины волны. Как изменятся в результате этого модуль запирающего напряжения и максимальная скорость фотоэлектронов? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Модуль запирающего напряжения / Максимальная скорость фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

33

При исследовании фотоэффекта ключевые параметры — это запирающее напряжение (U_з) и максимальная скорость фотоэлектронов (v_(max)).

Анализ ситуации:
Энергия фотонов (`E=hν`) зависит только от частоты (ν) или длины волны (λ) света. В условии длина волны не меняется, значит, энергия фотонов остаётся постоянной.

Интенсивность света влияет на количество выбиваемых фотоэлектронов, но не на их максимальную кинетическую энергию.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_k=hν-A_(вых)`, где

`A_(вых)` - работа выхода. Так как hν и `A_(вых)` не меняются,

`E_k` не изменяется.

Запирающее напряжение (`U_з`) связано с максимальной кинетической энергией:

`e*U_з=E_k`. Поскольку `E_k` не меняется, `U_з` также остаётся постоянным.

Максимальная скорость фотоэлектронов (`v_(max)`) определяется из:

`(mv_(max)^2)/2=E_k`.

Так как `E_k` не изменяется, `v_(max)` также не меняется.

Вывод:
Модуль запирающего напряжения — не изменится (3).

Максимальная скорость фотоэлектронов — не изменится (3).

Ответ: 33

Номер: AC915D

Впишите правильный ответ.
Длина волны красного света примерно в 2 раза больше длины волны фиолетового света. Во сколько раз модуль импульса фотона фиолетового света больше модуля импульса фотона красного света?

в раз(а)

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Импульс фотона связан с длиной волны света следующим соотношением:

`p=h/λ`, где:

p — импульс фотона,

h — постоянная Планка,

λ — длина волны света.

Дано:
Длина волны красного света ( `λ_(кр)`) примерно в 2 раза больше длины волны фиолетового света (`λ_ф`):

`λ_(кр)=2λ_ф`.
Найти:
Во сколько раз импульс фотона фиолетового света (`p_ф`) больше импульса фотона красного света (`p_(кр)`)?

Решение:

Выразим импульсы фотонов для фиолетового и красного света:

`p_ф=hv`, `p_(кр)=h/λ_(кр)`.

Подставим соотношение длин волн (`λ_(кр) =2λ_ф`) в формулу для импульса красного света:

`p_(кр)=h/(2λ_ф)=1/2*p_ф`.
Найдём отношение импульсов:

`p_ф/p_(кр)=p_ф/(1/2*p_ф)=2`.

Ответ: 2

Номер: E36955

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с длиной волны λ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При изменении энергии падающих фотонов увеличился модуль запирающего напряжения U_зап. Как изменились при этом максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов / Длина волны λкр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Давайте разберём задачу пошагово.

Условия задачи:
Монохроматический свет с длиной волны λ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект.

При изменении энергии падающих фотонов увеличился модуль запирающего напряжения `U_(зап)`.

Требуется определить, как изменились:

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
`E_(кин max)`,

Длина волны `λ_(кр)`, соответствующая «красной границе» фотоэффекта.

Решение:
1) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
`E_(кин max)`:
Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_(фотона)=A_(вых)+E_(кин max)`,

где:

`E_(фотона)=hν=(hc)/λ`— энергия падающего фотона,

`A_(вых) - работа выхода электрона из металла,

`E_(кин max)`- максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Связь между `E_(кин max)` и запирающим напряжением
`U_(зап):

`E_(кин max)=eU_(зап)`,

где

e — заряд электрона.

Из условия задачи известно, что
`U_(зап)`

увеличилось. Следовательно: `E_(кин max)=eU_(зап)`
тоже увеличилась.

Вывод:
`E_(кин max)` увеличилась (ответ 1).

2) Длина волны `λ_(кр)`, соответствующая «красной границе» фотоэффекта:
«Красная граница» фотоэффекта определяется работой выхода `A_(вых)`:

`λ_(кр)=(hc)/A_(вых)`.
Работа выхода `A_(вых)`- это характеристика материала металла и не зависит от энергии падающих фотонов или запирающего напряжения.

Поскольку в задаче не указано, что материал металла изменился, `A_(вых)` остаётся постоянной, а значит, `λ_(кр)`не изменяется.

Вывод: `λ_(кр)` не изменилась (ответ 3).

Ответ: 13

Номер: 3D9E5E

Впишите правильный ответ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только синий свет, а во второй – пропускающий только оранжевый свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта.

Как изменяются частота света, падающего на фотоэлемент, и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Частота света, падающего на фотоэлемент / Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При переходе от синего светофильтра к оранжевому:

Частота света уменьшается, так как синий свет имеет более высокую частоту, чем оранжевый.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов также уменьшается, поскольку она зависит от частоты света согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_k=hν-A`
где
h — постоянная Планка,
ν — частота света,
A — работа выхода.

При уменьшении частоты ν кинетическая энергия `E_k` падает.

Ответ: 22

Номер: 432BA1

Впишите правильный ответ.
На установке, представленной на фотографиях (рисунок а – общий вид, рисунок б – фотоэлемент), исследовали зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Для этого в прорезь осветителя помещали различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только красный свет, а во второй – пропускающий только жёлтый.

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Рис. а

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Рис. б

Как изменялись при переходе от первой серии опытов ко второй длина волны падающего света и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

1) увеличивалась
2) уменьшалась
3) не изменялась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина волны падающего света / Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

21

Для решения задачи рассмотрим, как изменяются длина волны падающего света и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от красного света к жёлтому.

1) Длина волны света
Красный свет имеет большую длину волны по сравнению с жёлтым светом.

Жёлтый свет находится ближе к фиолетовой части спектра, чем красный, поэтому его длина волны меньше.

Таким образом, при переходе от красного света к жёлтому длина волны уменьшается.

2) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_(кин)=hν-A_(вых)`,
где:

h — постоянная Планка,

ν — частота света,

`A_(вых)` - работа выхода материала фотоэлемента.

Частота света (ν) связана с длиной волны (λ) соотношением:

`ν=c/λ`,

где

c — скорость света.

Поскольку длина волны уменьшается (2), частота увеличивается.

Следовательно, кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается (1) (так как `E_(кин)` прямо пропорциональна частоте).

Ответ: 21

Номер: A9E7AB

Впишите правильный ответ.
Модуль импульса фотона красного света в 2 раза меньше модуля импульса фотона фиолетового света. Найдите отношение длины волны фотона фиолетового цвета к длине волны фотона красного цвета.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Импульс фотона связан с его длиной волны формулой:

`p=h/λ`
где

h — постоянная Планка.

Выразим длины волн для фиолетового и красного света:

`λ_ф=h/p_ф`,`λ_(кр)=h/p_(кр)`

Теперь найдём отношение длин волн:

`λ_ф/λ_(кр)=(h/p_ф)/(h/p_(кр))=p_(кр)/p_ф`

Подставим `p_ф=2p_(кр)`:

`λ_ф/λ_(кр)=p_(кр)/(2p_(кр))=1/2`

Ответ: 0.5

Номер: 4C28C0

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с энергией фотонов E_ф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При этом напряжение, при котором фототок прекращается, равно U_зап. Как изменятся длина волны λ падающего света и модуль запирающего напряжения U_зап, если энергия падающих фотонов Eф увеличится?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина волны λ падающего света / Модуль запирающего напряжения Uзап

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

21

При увеличении энергии падающих фотонов `E_ф`:

Длина волны λ:

Энергия фотона связана с длиной волны соотношением:

`E_ф=(hc)/λ`, где

h — постоянная Планка,

c — скорость света.

Если `E_ф` увеличивается, то λ уменьшается (так как они обратно пропорциональны).
Ответ: 2 (уменьшится).

Модуль запирающего напряжения `U_зап`:

Запирающее напряжение связано с максимальной кинетической энергией фотоэлектронов уравнением Эйнштейна:

`eU_(зап)=E_ф-A`, где A — работа выхода металла.

Если `E_ф` увеличивается, то `U_зап` также увеличивается (при условии, что работа выхода A не меняется).
Ответ: 1 (увеличится).

Ответ: 21

Номер: ACE8CB

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с энергией фотонов E_ф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При изменении энергии падающих фотонов увеличился модуль запирающего напряжения U_зап. Как изменились при этом максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов / «Красная граница» фотоэффекта λкр

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Рассмотрим влияние изменения энергии падающих фотонов
`E_ф` на указанные величины.

1. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
`K_(max)` Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`K_(max)=E_ф-A`, где

A — работа выхода металла (постоянная для данного материала).
Если энергия фотонов `E_ф` увеличивается, то `K_(max)` также увеличивается.
Запирающее напряжение `U_(зап)` связано с `K_(max)` соотношением:

`K_(max)=eU_(зап)`, где e — заряд электрона.

Так как `U_зап` увеличилось, значит, `K_(max)` тоже увеличилось.

Вывод: Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась (1).

2. Длина волны `λ_(кр)`
, соответствующая «красной границе» фотоэффекта
«Красная граница» фотоэффекта определяется работой выхода A:

`λ_(кр)=(hc)/A`,

h — постоянная Планка,
c — скорость света.
Работа выхода A зависит только от материала металла и не изменяется при изменении энергии падающих фотонов.

Вывод: Длина волны `λ_(кр)` не изменилась (3).

Ответ: 13

Номер: 2D8D9E

Впишите правильный ответ.
В лабораторной работе ученик изучает зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов, вылетающих с фотокатода, от частоты падающего света. В опытах наблюдается явление фотоэффекта.

Частоту падающего света в опыте немного увеличивают. Как при этом изменяются максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов и работа выхода фотоэлектронов из металла фотокатода?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов / Работа выхода фотоэлектронов

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

13

Для решения задачи воспользуемся уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_(кин max)=hν-A_(вых)` где:

`E_(кин max) - максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов,

h — постоянная Планка,

ν — частота падающего света,

`A_(вых)` - работа выхода фотоэлектронов из металла.

Анализ изменения величин:
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов ( `E_(кин max)`):

Уравнение показывает, что `E_(кин max)` прямо пропорциональна частоте света ν.

Если частоту света увеличивают, то `E_(кин max)` увеличивается.

Работа выхода ( `A_(вых)` ):

Работа выхода — это характеристика материала фотокатода и не зависит от частоты падающего света.

Поэтому при увеличении частоты света работа выхода не изменяется.

Ответ: 13

Номер: D9F395

Впишите правильный ответ.
При перестройке работы лазера мощность испускаемого им светового пучка уменьшилась в 3 раза, а энергия каждого испускаемого фотона возросла в 2 раза. Во сколько раз увеличилась при этом частота испускаемого лазером света?

увеличилась в раз(а)

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

2

Для решения задачи воспользуемся следующими соотношениями:

Мощность лазера P связана с количеством фотонов n, испускаемых за единицу времени, и энергией одного фотона E следующим образом:

`P=n*E`
Энергия фотона связана с его частотой ν через постоянную Планка h:

`E=hν`

Изменение параметров:

Мощность уменьшилась в 3 раза:

`P′=P/3`

Энергия фотона увеличилась в 2 раза:

`E′=2E`

Найдем новое количество фотонов `n′`:

`P′=n′*E′` ⟹ `P/3=n′*2*E`

Подставляем `P=n*E` :

`(n*E)/3=n′*2E`⟹`n/3=2n′`⟹ `n′=n/6`

Частота света:
Изначальная частота ν связана с новой частотой ν′ через изменение энергии фотона:

`E′=hν′` ⟹ `2E=hν′`⟹ `2hν=hν′`⟹ `ν′=2ν` Таким образом, частота испускаемого света увеличилась в 2 раза.

Ответ: 2

Номер: C0769E

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с энергией фотонов E_ф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Как изменятся длина волны λ падающего света и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов E_ф уменьшится, но фотоэффект не прекратится?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина волны λ падающего света / Длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

13

Давайте разберёмся, как изменятся длины волн при уменьшении энергии падающих фотонов `E_ф` , при условии, что фотоэффект не прекращается.

1. Длина волны падающего света (λ) Энергия фотона связана с длиной волны света формулой:

`E_ф=(hc)/λ`, где

h — постоянная Планка,

c — скорость света.
Если `E_ф` уменьшается, то λ увеличивается (так как λ обратно пропорциональна `E_ф`).

Вывод:

λ увеличится → 1.

2. Длина волны, соответствующая «красной границе» (`λ_(кр)`)
«Красная граница» фотоэффекта определяется работой выхода A металла: `λ_(кр)=(hc)/A`.

Работа выхода A — это характеристика материала, она не зависит от энергии падающих фотонов.
Следовательно, `λ_(кр)` не изменится.

Вывод: `λ_(кр)` не изменится → 3.

Ответ: 13

Номер: 4CF3E9

Впишите правильный ответ.
На металлическую пластинку направили пучок света от лазера, вызвав фотоэффект. Интенсивность лазерного излучения плавно увеличивают, не меняя его частоты. Как меняются в результате этого число вылетающих в единицу времени фотоэлектронов и их максимальная скорость?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не меняется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Число вылетающих в единицу времени фотоэлектронов / Максимальная скорость фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При увеличении интенсивности лазерного излучения без изменения его частоты происходят следующие изменения:

Число вылетающих в единицу времени фотоэлектронов увеличивается, так как интенсивность света пропорциональна числу фотонов, падающих на поверхность металла в единицу времени. Чем больше фотонов, тем больше фотоэлектронов может быть выбито (при условии, что энергия фотонов достаточна для преодоления работы выхода).
→ 1) увеличивается

Максимальная скорость фотоэлектронов не меняется, потому что она зависит только от частоты света (по уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`hν=A_(вых)+(mv_(max)^2)/2` где

hν — энергия фотона,
`A_(вых)` - работа выхода,
`v_max`- максимальная скорость фотоэлектронов.
Поскольку частота света не меняется, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов (и, следовательно, их максимальная скорость) остаётся постоянной.
→ 3) не меняется

Ответ: 13

Номер: E136E8

Впишите правильный ответ.
Два источника излучают свет частотой ν₁=5⋅10¹⁴ Гц и ν₂=7,5⋅10¹⁴ Гц. Каково отношение модулей импульсов фотонов `p_2/p_1`, излучаемых этими источниками?

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Чтобы найти отношение модулей импульсов фотонов `p_2/p_1`, воспользуемся формулой для импульса фотона:

`p=(hν)/c` где:

h — постоянная Планка,

ν — частота света,

c — скорость света.

Импульсы фотонов для двух источников:

`p_1=(hν_1)/c`, `p_2=(hν_2)/c`

Отношение импульсов:

`p_2/p_1=((hν_1)/c)/((hν_2)/c)=ν_1/ν_2`

Подставляем заданные частоты
`ν_1/ν_2=(7.5*10^14)/(5*10^14)=1.5`

Ответ: 1,5

Номер: 6BC6EA

Впишите правильный ответ.
На металлическую пластинку направили пучок света от лазера, вызвав фотоэффект. Интенсивность лазерного излучения плавно уменьшают, не меняя его длины волны. Как изменятся в результате этого запирающее напряжение и максимальная скорость фотоэлектронов?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Запирающее напряжение / Максимальная скорость фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При фотоэффекте запирающее напряжение ( `U_з`) и максимальная скорость фотоэлектронов (`v_(max)`) зависят от энергии падающих фотонов, которая определяется частотой (или длиной волны) света, но не зависят от интенсивности излучения.

Запирающее напряжение (`U_(з)`) определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

`eU_з=hν-A`
где
hν — энергия фотона,
A — работа выхода,
e — заряд электрона.
Поскольку длина волны (а значит, и частота ν) не меняется,
`U_з` не изменится.

Максимальная скорость фотоэлектронов (`v_(max)`) также зависит только от энергии фотонов и работы выхода:

`(mv_(max)^2)/2=hν-A`
Интенсивность влияет только на количество выбиваемых электронов, но не на их максимальную скорость. Поэтому `v_(max)` не изменится.

Ответ: 33

Номер: 36CFE0

Впишите правильный ответ.
Энергия фотона в первом пучке света в 2 раза больше энергии фотона во втором пучке. Определите отношение `p_1/p_2` модулей импульсов фотонов в первом и во втором пучках света.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Отношение импульсов фотонов можно определить, используя связь между энергией фотона и его импульсом.

Энергия фотона связана с его импульсом следующим соотношением:

`E=p*c` где:
E — энергия фотона,
p — импульс фотона,
c — скорость света.

Из этого соотношения следует, что импульс фотона прямо пропорционален его энергии:

`p=E/c`

По условию, энергия фотона в первом пучке (`E_1`) в 2 раза больше энергии фотона во втором пучке (`E_2`):

`E_1=2E_2`

Тогда отношение импульсов:

`p_1/p_2=(E_1/c)/(E_2/c)=E_1/E_2=2`

Ответ: 2

Номер: 11546A

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с длиной волны λ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При изменении энергии падающих фотонов увеличился модуль запирающего напряжения U_зап. Как изменились при этом длина волны λ падающего света и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина волны λ падающего света / Длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Исходные данные:
Монохроматический свет с длиной волны λ падает на металл, вызывая фотоэффект.

Увеличивается модуль запирающего напряжения |Uзап|.

Нужно определить, как изменились λ (длина волны падающего света) и `λ_(кр)` (длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта).

Ключевые формулы:
Энергия фотона:

`E=hν=(hc)/λ`
где:

h — постоянная Планка,
c — скорость света,
ν — частота света,
λ — длина волны света.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

`E=A+K_(max)` где:
`A` — работа выхода электрона из металла,
`K_(max)`— максимальная кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов.

Связь `K_(max)` и запирающего напряжения `U_(зап)`:

`K_(max)=e∣Uзап∣`

где e — заряд электрона.

Красная граница фотоэффекта:

`λ_(кр)=(hc)/A` (это минимальная длина волны, при которой ещё возможен фотоэффект).

Анализ задачи:
Изменение запирающего напряжения:

Увеличивается `∣Uзап∣`, значит, увеличивается

`K_(max)=e∣U_(зап)∣`.

Из уравнения Эйнштейна:

`(hc)/λ=A+K_(max)` Если `K_(max)` увеличивается, то

`(hc)/λ` тоже увеличивается (поскольку A — константа для данного металла). Следовательно, λ должна уменьшаться (так как λ обратно пропорциональна энергии фотона).

Красная граница `λ_(кр)`:

Красная граница зависит только от работы выхода A и фундаментальных констант h и c:

`λ_(кр)=(hc)/A`

Поскольку материал металла не меняется, A остаётся постоянной, а значит, `λ_(кр)` не изменяется.

Итоговый ответ:
Длина волны падающего света λ — уменьшилась (2).

Длина волны `λ_(кр)`— не изменилась (3).

Ответ: 23

Номер: 63D969

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с длиной волны λ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При изменении энергии падающих фотонов увеличивается модуль запирающего напряжения U_зап.

Как изменяются при этом максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов / Длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При изменении энергии падающих фотонов (увеличении частоты света или уменьшении длины волны λ) в фотоэффекте происходят следующие изменения:

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов (E_кин)
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`hν=A_(вых)+E_(кин)`, где

`hν` - энергия падающего фотона,
`A_(вых)`- работа выхода,
`E_(кин)`- максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.
Запирающее напряжение `U_(зап)` связано с кинетической энергией соотношением:

`E_(кин)=eU_(зап)`.

Если `U_(зап)` увеличивается, значит, увеличивается и `E_(кин)`.

Длина волны `λ_(кр)` («красная граница» фотоэффекта)
«Красная граница» определяется только работой выхода металла:

`λ_(кр)=(hc)/A_(вых)`.

Работа выхода

`A_(вых)`- характеристика материала и не зависит от энергии падающих фотонов.
Следовательно, `λ_(кр)`не изменяется.

Ответ: 13

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов — 1 (увеличивается).

Длина волны `λ_(кр)` — 3 (не изменяется).

Номер: 10C93F

Впишите правильный ответ.
Длина волны красного света в 2 раза больше длины волны фиолетового света. Во сколько раз импульс фотона красного света меньше импульса фотона фиолетового света?

в раз(а)

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Импульс фотона связан с длиной волны света следующим соотношением:

`p=h/λ`,
где:

p — импульс фотона,
h — постоянная Планка,
λ — длина волны света.

Дано:
Длина волны красного света `λ_(кр)` в 2 раза больше длины волны фиолетового света (`λ_ф`):

`λ_(кр)=2λ_ф`.

Найти:
Во сколько раз импульс фотона красного света (`p_(кр)`) меньше импульса фотона фиолетового света (`p_ф`)?

Решение:

Импульс фотона фиолетового света:

`p_ф=h/λ_ф`.

Импульс фотона красного света:

`p_(кр)=h/λ_(кр)=h/(2λ_ф)`

Отношение импульсов: 2/1=2

Ответ: 2

Номер: AF193C

Впишите правильный ответ.
Монохроматический свет с энергией фотонов Eф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Как изменятся длина волны λ падающего света и длина волны λкр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов Eф уменьшится, но фотоэффект не прекратится?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина волны λ падающего света / «Красная граница» фотоэффекта λкр

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Для решения задачи рассмотрим, как изменятся длина волны падающего света λ и длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта `λ_(кр)`, при уменьшении энергии падающих фотонов `E_(ф)`.

Длина волны падающего света λ:

Энергия фотона связана с длиной волны соотношением:

`E_ф=(hc)/λ`

где

h — постоянная Планка,
c — скорость света.

Если `E_ф` уменьшается, то λ увеличивается (обратная зависимость). (увеличится 1 в условиях).

Длина волны «красной границы» `λ_(кр)`:

«Красная граница» фотоэффекта определяется работой выхода
A металла:

`λ_(кр)=(hc)/A`

`λ_(кр)`зависит только от работы выхода A, которая является характеристикой металла и не зависит от энергии падающих фотонов.
3 (не изменится 3 в условиях).

Ответ:13

Номер: 8DE137

Впишите правильный ответ.
Длина волны красного света в 2 раза больше длины волны фиолетового света. Во сколько раз энергия фотона волны красного света меньше энергии фотона волны фиолетового света?

в раз(-а)

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Чтобы определить, во сколько раз энергия фотона красного света меньше энергии фотона фиолетового света, воспользуемся формулой для энергии фотона:

`E=h⋅ν`

где:

h — постоянная Планка,
— частота света.

Связь между частотой (), длиной волны () и скоростью света ():

`ν=c/λ`

Тогда энергия фотона выражается через длину волны:

`E=(h*c)/λ`

По условию, длина волны красного света (`λ_(кр)`) в 2 раза больше длины волны фиолетового света (`λ_ф`):

`λ_(кр)=2*λ_ф`

Теперь найдём отношение энергий фотонов:

`E_(кр)/E_ф=((h*c)/λ_(кр))/((h*c)/λ_ф)=λ_ф/λ_(кр)=λ_ф/(2⋅λ_ф)=1/2`

Таким образом, энергия фотона красного света меньше энергии фотона фиолетового света в 2 раза.

Ответ: 2

Номер: 84503D

Впишите правильный ответ.
Период T полураспада изотопа калия ₁₉³⁸K равен 7,6 мин. Изначально в образце содержалось 2,4 мг этого изотопа. Сколько этого изотопа останется в образце через 22,8 мин.?

мг

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм
4.1.1 Гипотеза М. Планка о квантах. Формула Планка
4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
4.1.5 Давление света. Давление света на полностью отражающую поверхность и на полностью поглощающую поверхность
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Для решения задачи воспользуемся законом радиоактивного распада:

`N=N_0*(1/2)^(t/T)`
Где:

N — оставшееся количество изотопа,

`N_0`— начальное количество изотопа,

t — прошедшее время,

T — период полураспада.

Дано:

`N_0=2,4` мг,

`T=7,6` мин,

`t=22,8` мин.

Решение:

Определим количество периодов полураспада, прошедших за 22,8 мин:

`n=t/T=(22,8)/(7,6)=3`

Рассчитаем оставшееся количество изотопа:

`N=2,4*(1/2)^3=2,4*1/8=0,3`мг
Ответ:0,3 мг

Номер: 8A543D

Впишите правильный ответ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только фиолетовый свет, а во второй – пропускающий только красный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта.

Как изменялись длина волны света, падающего на фотоэлемент, и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивалась
2) уменьшалась
3) не изменялась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Длина волны света, падающего на фотоэлемент / Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При переходе от фиолетового света к красному в опытах с фотоэффектом:

Длина волны света увеличивается, так как фиолетовый свет имеет меньшую длину волны (~400–450 нм), чем красный (~620–750 нм).
→ 1) увеличивалась.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшается, потому что энергия фотона
`E=hν` снижается (частота ν красного света меньше, чем фиолетового), а работа выхода `A_(вых)` материала постоянна.
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

`E_(кин)=hν-A_(вых)`,
поэтому при уменьшении частоты ν кинетическая энергия фотоэлектронов падает.
→ 2) уменьшалась.

Ответ:12

Номер: 27D78C

Впишите правильный ответ.
Интенсивность монохроматического светового пучка, освещающего фотокатод, плавно увеличивают, не меняя частоты света. Как изменяются при этом количество фотонов, падающих на поверхность фотокатода в единицу времени, и скорость каждого фотона?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не меняется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Количество падающих фотонов в единицу времени / Скорость фотона

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

При увеличении интенсивности монохроматического светового пучка без изменения частоты света:

Количество фотонов, падающих на поверхность фотокатода в единицу времени — увеличивается (1).
Объяснение: Интенсивность света прямо пропорциональна количеству фотонов, падающих на поверхность в единицу времени (при постоянной частоте).

Скорость каждого фотона — не меняется (3).
Объяснение: Скорость фотона определяется частотой света (энергия фотона E=hν, а скорость фотона в вакууме всегда равна скорости света c).

Ответ: 13

Номер: C1C98B

Впишите правильный ответ.
Лазер излучает в импульсе 10¹⁹ световых квантов. Средняя мощность импульса лазера 1100 Вт при длительности вспышки 3⋅10⁻³ с. Определите длину волны излучения лазера. Ответ выразите в микрометрах.

мкм

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

Для определения длины волны излучения лазера воспользуемся следующими шагами:

Дано:
Количество квантов в импульсе

`N=10^19`

Средняя мощность импульса

`P=1100`Вт

Длительность импульса

`Δt=3×10^(-3)` с

Найти:
Длину волны излучения λ (в микрометрах).

Решение:
Энергия одного импульса:

`E_(имп)=P*Δt=1100 Вт*3*10^(-3)=3.3`Дж

Энергия одного кванта:

`E_(кв)=E_(имп)/N=(3.3Дж)/(10^19)=3.3*10^(-19)` Дж

Связь энергии кванта с длиной волны:

`E_(кв)=(hc)/λ`

где:

`h=6.626*10^(-34)`Дж*с

Дж⋅с — постоянная Планка,

`c=3*10^8` м/с — скорость света.

Выразим длину волны:

`λ=(hc)/E_(кв)=(6.626*10^(-34)*3*10^8)/(3*10^8)=6.02*10^(-
7)`м
Переведём в микрометры:

`1 мкм = 10^(-6)` м ⇒ λ =0.602≈0.60 мкм

Ответ: 0.60 мкм

Номер: C0A74E

Впишите правильный ответ.
На металлическую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны λ = 400 нм. «Красная граница» фотоэффекта для металла пластинки λ_кр=600 нм. Чему равно отношение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов к работе выхода для этого металла?

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 1C96FF

Впишите правильный ответ.
На металлическую пластинку падает монохроматическое электромагнитное излучение, выбивающее электроны из пластинки. Работа выхода электронов из металла равна 6 эВ, а максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта, в 3 раза меньше энергии падающих на пластинку фотонов. Чему равна энергия фотонов падающего излучения?

эВ

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: F2E90B

Впишите правильный ответ.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих из металлической пластинки под действием света, равна 2 эВ. Длина волны падающего монохроматического света составляет `2/3` длины волны, соответствующей «красной границе» фотоэффекта для этого металла. Какова работа выхода электронов?

эВ

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 703B07

Впишите правильный ответ.
Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой ν = 7⋅10¹⁴ Гц. Поглощаемая мощность Р = 3⋅10^–14 Вт. За какое время детектор поглотит N = 5⋅10⁵ фотонов?

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 15E77F

Впишите правильный ответ.
Сколько фотонов видимого света с длиной волны 0,45 мкм попадает на сетчатку глаза за 2 с, если мощность поглощённого сетчаткой излучения на этой длине волны составляет 1,98⋅10⁻¹⁷ Вт?

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: A32077

Впишите правильный ответ.
При облучении фотокатода светом частотой ν=8,0⋅10¹⁴ Гц запирающее напряжение для фотоэлектронов равно 0,60 В. Найдите работу выхода фотоэлектронов из материала катода. Ответ выразите в электрон-вольтах.

эВ

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: E78BBB

Впишите правильный ответ.
При облучении натриевого фотокатода светом частотой ν = 7,0⋅10¹⁴ Гц запирающее напряжение для фотоэлектронов равно 0,6 В. Найдите длину волны, соответствующую «красной границе» фотоэффекта для натрия. Ответ выразите в микрометрах и округлите до сотых.

мкм

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 0B312D

Впишите правильный ответ.
Точечный источник монохроматического света испускает 3∙10¹⁷ фотонов за 1 с. Длина волны испускаемого света равна 594 нм. КПД источника составляет 0,1%. Вычислите мощность, потребляемую источником.

Вт

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 4C0353

Впишите правильный ответ.
«Красная граница» фотоэффекта для натрия λ_кр = 540 нм. Каково запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих из натриевого фотокатода, освещенного светом c длиной волны λ = 400 нм? Ответ округлите до десятых.

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 40A8A6

Впишите правильный ответ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только синий свет, а во второй – только зелёный. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли напряжение запирания.

Как изменятся напряжение запирания и работа выхода при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Напряжение запирания / Работа выхода

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 5AF6A9

Впишите правильный ответ.
Длина волны падающего света в 2 раза меньше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз уменьшится максимальная кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов, если длину волны падающего излучения увеличить в 1,5 раза?

в
раз(а)

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 6138C2

Впишите правильный ответ.
На сетчатку глаза человека падает 135 фотонов за 3 с. Мощность поглощённого сетчаткой света равна 1,98 · 10^–17 Вт. Определите длину волны света. Ответ запишите в нанометрах.

нм

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: E74B94

Впишите правильный ответ.
Энергия фотона в потоке фотонов, падающих на поверхность металла, в 2 раза превышает работу выхода электронов из металла. Во сколько раз надо увеличить частоту падающего излучения, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, увеличилась в 2 раза?

в раз(а)

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: A7B3E5

Впишите правильный ответ.
Работа выхода электронов из металла равна 1,6 · 10^–19 Дж. Задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов, вылетевших с поверхности этого металла под действием излучения с некоторой длиной волны λ, равна 3 В. Чему будет равна задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов в случае длины волны излучения 2λ?

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Тип ответа: Краткий ответ

Ответ:

...

Номер: 8A9F85

Установление соответствия (3)

Установите соответствие и впишите ответ.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (E – энергия фотона; h – постоянная Планка; р – импульс фотона).

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) длина волны фотона
Б) частота фотона

ФОРМУЛЫ
1) `p/h`
2) `h/p`
3) `E/p`
4) `E/h`

А Б

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Установление соответствия

Ответ:

...

Номер: 7D7448

Установите соответствие и впишите ответ.
На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта.

На графике А представлена зависимость энергии фотонов, падающих на катод, от физической величины x₁, а на графике Б – зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от физической величины x₂.

Какая из физических величин отложена на горизонтальной оси на графике А и какая – на графике Б?

ГРАФИКИ ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА x
А)
ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Б)
ЕГЭ по физике. Квантовая физика

1) частота
2) длина волны
3) массовое число
4) заряд ядра

А Б

Ответ:

...

Номер: 369826

Установите соответствие и впишите ответ.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать ( λ – длина волны фотона; с – скорость света в вакууме; h – постоянная Планка).

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) частота фотона
Б) импульс фотона

ФОРМУЛЫ
1) `h/λ`
2) `(hλ)/c`
3) `c/λ`
4) `cλ`

А Б

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона
Тип ответа: Установление соответствия

Ответ:

...

Номер: 64FC99

Развернутый ответ (28)

Дайте развернутый ответ.
Определите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, обладающего кинетической энергией EK=9,6⋅10⁻²⁵ Дж.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона

Решение:

...
Ответ:

Номер: 179F0F

Дайте развернутый ответ.

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Учащимся в классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась, заняв положение, указанное на рисунке, и в дальнейшем не меняла его. Когда на шар направили свет аргоновой лампы, стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Объясните разрядку электрометра, учитывая приведённые спектры (зависимость интенсивности света I от длины волны λ) лампы накаливания и аргоновой лампы. Красная граница фотоэффекта для цинка λ_кр=290 нм.

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм

Решение:

...
Ответ:

Номер: 871B1A

Дайте развернутый ответ.
Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой ν = 6⋅10¹⁴ Гц. За время t = 5 с детектор поглощает N = 3⋅10⁵ фотонов. Какова мощность излучения, поглощаемая детектором?

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона

Решение:

...
Ответ:

Номер: 0EF025

Дайте развернутый ответ.
Импульс лазерного излучения длится 3 мс, в течение которых излучается 10¹⁹ фотонов. Длина волны излучения лазера равна 600 нм. Определите среднюю мощность импульса лазера.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона

Решение:

...
Ответ:

Номер: 50F927

Дайте развернутый ответ.
Электрическая лампа мощностью 60 Вт испускает ежесекундно 1·10¹⁹ фотонов. Коэффициент полезного действия лампы равен 6%. Определите среднюю длину волны излучения.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона

Решение:

...
Ответ:

Номер: 4EABE9

Дайте развернутый ответ.
В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис. а). Зависимость показаний амперметра I от напряжения U между анодом и катодом приведена на рис. б. Используя законы фотоэффекта и предполагая, что отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты света, объясните, как изменится представленная зависимость I(U), если освещать катод фиолетовым светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной.

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Рис. а

ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Рис. б

КЭС: 4.1.3 Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Законы фотоэффекта

Решение:

...
Ответ:

Номер: 00B1EF

Дайте развернутый ответ.
При облучении фотокатода ультрафиолетовым излучением с длиной волны λ = 300 нм задерживающее напряжение для фотоэлектронов равно 0,9 В. Какова длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для материала фотокатода?

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Решение:

...
Ответ:

Номер: CEDDE6

Дайте развернутый ответ.
В таблице представлены результаты измерений максимальной энергии фотоэлектронов при двух разных значениях частоты падающего монохроматического света (νкр –
частота, соответствующая «красной границе» фотоэффекта на один и тот же катод).

Частота падающего света ν	2ν_кр	3ν_кр
Максимальная энергия фотоэлектронов E_макс	2 эВ	$-$

Какое значение энергии пропущено в таблице?

КЭС: 4.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Решение:

...
Ответ:

Номер: 2F5762

Дайте развернутый ответ.
Лазер со средней мощностью импульса 1,1 кВт излучает в импульсе 10¹⁹ фотонов с длиной волны 600 нм. Какова длительность импульса?

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона

Решение:

...
Ответ:

Номер: 83BE32

Дайте развернутый ответ.
Излучение лазера с длиной волны 3,3⋅10⁻⁷ м используется для плавления 1 кг льда и нагревания полученной воды на 100 °С. Начальная температура льда равна 0 °С. Сколько времени потребуется для этого, если лазер за 1 с излучает 10²⁰ фотонов, и все они поглощаются льдом и водой?

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм

Решение:

...
Ответ:

Номер: B8794C

Дайте развернутый ответ.
Фотоэлектроны, выбитые монохроматическим светом из металла с работой выхода А_вых = 1,89 эВ, попадают в однородное электрическое поле Е = 100 В/м. Какова частота света ν,
если длина тормозного пути у фотоэлектронов, чья начальная скорость максимальна и направлена вдоль линий напряжённости поля `vecE`, составляет d = 8,7 мм?

Решение:

...
Ответ:

Номер: 19794E

Дайте развернутый ответ.
ЕГЭ по физике. Квантовая физика

В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой ν=6,1⋅10¹⁴ Гц падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова мощность падающего света Р, если в среднем один из 20 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Решение:

...
Ответ:

Номер: 6C6442

Дайте развернутый ответ.
На расстоянии 6 м от точечного источника монохроматического излучения с длиной волны 0,6 мкм перпендикулярно падающим лучам расположена пластинка площадью 8 мм², на которую падает ежесекундно 6⋅10¹² фотонов. Какова мощность излучения источника, если он излучает свет одинаково во все стороны? Площадь сферы радиусом R рассчитывается по формуле: S = 4πR².

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм

Решение:

...
Ответ:

Номер: 5765F0

Дайте развернутый ответ.
Частота световой волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для калия, ν₁=5,33⋅10¹⁴ Гц. Этой волной облучают фотокатод, изготовленный из некоторого (другого) металла. При этом оказалось, что максимальная кинетическая энергия выбитых электронов в 3 раза меньше работы выхода из этого металла. Определите частоту ν₂, соответствующую «красной границе» фотоэффекта для этого металла.

Решение:

...
Ответ:

Номер: 0BACBC

Дайте развернутый ответ.
На плоскую цинковую пластинку (А_вых = 3,75 эВ) падает электромагнитное излучение с длиной волны 0,3 мкм. На какое максимальное расстояние от поверхности пластинки может удалиться фотоэлектрон, если задерживающее однородное электрическое поле, перпендикулярное пластинке, имеет напряжённость 1 В/см?

Решение:

...
Ответ:

Номер: BD8A11

Дайте развернутый ответ.
Лазер испускает световой импульс с энергией W=3 Дж и длительностью τ=10 нс. Свет от лазера падает перпендикулярно на плоское зеркало площадью S=10 см², полностью отражающее падающий на него световой импульс. Какое среднее давление окажет свет на зеркало?

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона

Решение:

...
Ответ:

Номер: 968C16

Дайте развернутый ответ.
ЕГЭ по физике. Квантовая физика

В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью Р = 0,21 Вт падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова частота ν падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Решение:

...
Ответ:

Номер: 83BB19

Дайте развернутый ответ.
ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Монохроматический свет частотой 6,2⋅10¹⁴ Гц падает на поверхность фотокатода с работой выхода A. Электроны, вылетевшие горизонтально в северном направлении, попадают в электрическое и магнитное поля. Электрическое поле направлено горизонтально на запад, а магнитное − вертикально вверх. Какой должна быть работа выхода, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена на восток? Напряжённость электрического поля 3 · 10² В/м, индукция магнитного поля 10^–3 Тл.

Решение:

...
Ответ:

Номер: B387DC

Дайте развернутый ответ.
При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, запирающее напряжение для вылетающих с этой поверхности фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная длина волны падающего света была равна 250 нм. Какова частота, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла?

Решение:

...
Ответ:

Номер: 8185D1

Дайте развернутый ответ.
Фототок с литиевого фотокатода, освещаемого монохроматическим излучением с длиной волны l₀, прекращается при некотором значении запирающего напряжения. Если длину волны изменить в 1,5 раза, то для прекращения фототока необходимо увеличить запирающее напряжение в 2 раза. Работа выхода электронов из лития равна 2,39 эВ. Определите по этим данным l0.

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм

Решение:

...
Ответ:

Номер: 0B7954

Дайте развернутый ответ.
Металлическая пластина облучается в вакууме светом с длиной волны, равной 200 нм. Работа выхода электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряжённостью 260 В/м, причём вектор напряжённости `vecE` поля перпендикулярен поверхности пластины и направлен к этой поверхности. Измерения показали, что на некотором расстоянии L от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 15,9 эВ. Определите значение L.

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм

Решение:

...
Ответ:

Номер: 95DAA2

Дайте развернутый ответ.
ЕГЭ по физике. Квантовая физика

Монохроматический свет частотой 6,2⋅10¹⁴ Гц падает на поверхность фотокатода с работой выхода 2,39 эВ. Электроны, вылетевшие с поверхности фотокатода горизонтально в северном направлении, попадают в электрическое и магнитное поля. Электрическое поле направлено горизонтально на запад, а магнитное − вертикально вверх (см. рисунок). Индукция магнитного поля равна 10^–3 Тл. При каких значениях напряжённости электрического поля самые быстрые электроны в момент попадания в область полей отклонялись бы на восток?

Решение:

...
Ответ:

Номер: 3CE1A2

Дайте развернутый ответ.
На плоскую цинковую пластинку (А_вых = 3,75 эВ) падает электромагнитное излучение с длиной волны 0,3 мкм. Какова напряжённость задерживающего однородного электрического поля, вектор напряжённости которого перпендикулярен пластине, если фотоэлектрон может удалиться от поверхности пластинки на максимальное расстояние d = 2,5 мм?

Решение:

...
Ответ:

Номер: 3926A9

Дайте развернутый ответ.
Фотокатод облучают светом с длиной волны λ = 200 нм. «Красная граница» фотоэффекта для вещества фотокатода λ₀ = 290 нм. Какое напряжение U нужно создать между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился?

Решение:

...
Ответ:

Номер: DD17C6

Дайте развернутый ответ.
На плоскую цинковую пластинку падает электромагнитное излучение. Фотоэлектроны удаляются от поверхности пластинки на расстояние не более 8,75 см в задерживающем однородном электрическом поле, перпендикулярном пластинке. Напряжённость поля 100 В/м. Работа выхода электрона с поверхности цинка 3,74 эВ. Какова длина волны падающего излучения?

Решение:

...
Ответ:

Номер: 3E43EA

Дайте развернутый ответ.
Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3⋅10^–7 м используется для нагревания воды. Какую массу воды можно нагреть за 70 с на 10 °С, если источник излучает 1020 фотонов за 1 с? Считать, что излучение полностью поглощается водой, а теплопотерь в окружающую среду нет.

Решение:

...
Ответ:

Номер: 002D3A

Дайте развернутый ответ.
Металлическая пластина облучается монохроматическим электромагнитным излучением. Работа выхода электронов из данного металла равна 4,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряжённостью 100 В/м. Вектор напряжённости `vecЕ` поля направлен к пластине перпендикулярно её поверхности. Измерения показали, что на расстоянии 20 см от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 21,9 эВ. Определите частоту падающего на пластину электромагнитного излучения.

КЭС: 4.1.2 Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона

Решение:

...
Ответ:

Номер: 6F2B31

Дайте развернутый ответ.
Монохроматическое рентгеновское излучение с длиной волны λ = 1,1·10^–10 м падает по нормали на пластинку и создаёт давление Р = 1,26·10^–6 Па. При этом 70% фотонов отражается, а остальные проходят сквозь пластинку. Определите концентрацию фотонов в пучке падающего излучения. Рассеянием и поглощением излучения пренебречь. Считать, что фотоны в пучке распределены равномерно.

КЭС: 4.1 Корпускулярно-волновой дуализм

Решение:

...
Ответ:

Номер: 2F6B86

: Обновлено: 25 апреля 2025

ЕГЭ по физике 2025. Теория и задания ФИПИ с ответами