Probleme numerice privind efectul fotoelectric

Știință > Fizică > Efectul fotoelectric > Probleme numerice privind efectul fotoelectric

În acest articol, vom studia pentru a calcula, Energia fotonului incident, lungimea de undă de prag și frecvența de prag a metalului.

Exemplu – 01:

Energia unui foton este de 2,59 eV. Găsiți frecvența și lungimea de undă a acestuia.

Dat: Energia fotonului = E = 2,59 eV = 2,59 x 1,6 x 10-19J, viteza luminii = c = 3 x 108 m/s, constanta lui Planck = h = 6,63 x10-34 Js

Pentru a găsi: Frecvența fotonului = ν =?Lungimea de undă = λ = ?

Soluție:

Avem E = h ν

∴ ν = E/h = (2,59 x 1.6 x 10-19) / (6.63x 10-34) = 6.244 x 1014 Hz

Acum c = ν λ

∴ λ = c/ν = (3 x 108) / ( 6.244 x 1014)= 4.805 x 10-7 m

∴ λ = 4805 x 10-10 m = 4805 Å

Ans: Frecvența fotonului este de 6.244 x 1014 Hz, iar lungimea sa de undă este 4805 Å

Exemplu – 02:

Energia unui foton este de 1,0 x 10-8 J. Găsiți frecvența și lungimea sa de undă.

Dat: Energia fotonului = E = 1,0 x 10-18 J, viteza de zbor = c = 3 x 108 m/s, constanta lui Planck = h = 6,63 x 10-34Js

De găsit: Frecvența fotonului = ν =?Lungimea de undă = λ = ?

Soluție:

Avem E = h ν

∴ ν = E/h = (1.0 x 10-18) / (6.63 x 10-34)= 1.508 x 1015 Hz

Acum c = ν λ

∴ λ = c/ν = (3 x 108) / ( 1.508 x 1015)= 1,989 x 10-7 m

∴ λ = 1989 x 10-10 m = 1989 Å

Ans: Frecvența fotonului este de 1,508 x 1014 Hz și lungimea sa de undă este de 1989 Å

Exemplu – 03:

Energia unui foton este de 300 eV. Găsiți lungimea sa de undă.

Dat: Energia fotonului = E = 300 eV = 300 x 1,6 x 10-19J, viteza luminii = c = 3 x 108 m/s, constanta lui Planck = h =6.63 x 10-34 Js

Să găsim: Lungimea de undă = λ =?

Soluție:

Avem E = h ν = hc/λ

∴ λ = hc / E = (6.63 x 10-34)(3 x 108)/(300x 1,6 x 10-19) = 4,144 x 10-9 m

∴ λ = 41,44 x 10-10 m = 41,44 Å

Ans: Lungimea de undă a fotonului este 41.44 Å

Exemplu – 04:

Găsește energia unui foton în eV dacă lungimea sa de undă este de 10 m

Dat: Lungimea de undă a fotonului = λ = 10 m, viteza luminii = c =3 x 108 m/s, constanta lui Planck = h = 6,63 x 10-34 Js

Să găsim: Lungimea de undă = λ =?

Soluție:

E = hc/λ = (6,63 x 10-34)(3 x 108)/(10)= 19.89 x 10-27 J

∴ E = (19,89 x 10-27)/(1,6 x 10-19)= 1,243 x 10-7 eV

Ans: Energia fotonului este 1.243 x 10-7 eV

Exemplu – 05:

Găsește energia unui foton a cărui frecvență este 5,0 x 1014 Hz

Dat: Frecvența fotonului = ν = 5,0 x 1014 Hz,constanta lui Planck = h = 6,63 x 10-34 Js

Să găsim: Energia fotonului = E =?

Soluție:

Avem E = h ν

∴ E = (6.63 x 10-34) x (5,0 x 1014)=3,315 x 10-29 J

Ans: Energia fotonului este 3,315 x 10-29 J

Exemplu – 06:

Funcția de lucru fotoelectrică a argintului este 3,315 eV. Calculați frecvența de prag și lungimea de undă de prag a argintului.

Dat: Funcția de lucru a argintului = Φ = 3,315 eV = 3,315 x 1,6 x 10-19J, viteza luminii = 3 x 108 m/s, constanta lui Planck = h = 6,63 x 10-34Js

Pentru a găsi: Frecvența de prag a argintului = νo =? Lungimea de undă de prag a argintului = λo = ?

Soluție:

Avem Φ = h νo

∴ νo = Φ/h = (3.315 x 1,6 x 10-19)/(6,63x 10-34) = 8 x 1014 Hz

Acum c = νo λo

∴ λo = c/νo = (3 x 108)/(8 x 1014) = 3.750 x 10-7 m

∴ λo= 3750 x 10-10 m = 4805 Å

Ans: Frecvența de prag a argintului este de 8 x 1014 Hz și lungimea de undă de prag este de 3750 Å

Exemplu – 07:

O lumină cu lungimea de undă de 4800 Å poate provoca doar fotoemisie de la un metal. Care este funcția de lucru fotoelectrică pentru metal în eV?

Dat: Lungimea de undă de prag = λo = 4800 Å = 4800 x10-10-10 m, viteza luminii = c = 3 x 108 m/s, constanta lui Planck’sconstant = h = 6.63 x 10-34 Js

Să găsim: Funcția de lucru a argintului =Φ =?

Soluție:

Avem Φ = h νo = hc/λo

∴ Φ = (6.63 x 10-34) x (3 x 108)/ (4800 x 10-10) = 4,144 x 10-19 J

∴ Φ = (4,144 x 10-19) / (1,6 x 10-19) = 2.59 eV

Ans: Funcția de lucru fotoelectric a metalului este 2,59 eV

Exemplu – 08:

Funcția de lucru fotoelectric a unui metal este 2 eV. Calculați cea mai mică frecvență a radiației care va provoca fotoemisia de la suprafață.

Dat: Funcția de lucru a argintului = Φ = 2 eV = 2 x 1,6 x 10-19J, constanta lui Planck = h = 6,63 x 10-34 Js

Să găsim: Frecvența de prag a argintului = νo =?

Soluție:

Avem Φ = h νo

∴ νo = Φ/h = (2 x 1,6 x 10-19)/(6,63x 10-34) = 4.827 x 1014 Hz

Ans: Frecvența de prag a metalului este 4,827 x 1014.

Exemplu – 09:

Funcția de lucru fotoelectrică a platinei este de 6,3 eV, iar cea mai mare lungime de undă care poate ejecta fotoelectronul din platină este de 1972 Å. Calculați constanta lui Planck.

De găsit: Constanta lui Planck = h =?

Soluție:

Avem Φ = h νo = hc/λo

∴ h = Φλo/c = (6,3 x 1,6 x 10-19)x (1972 x 10-10) / (3 x 108) = 6.625 x 10-34Js

Ans: Valoareaconstantei lui Planck este 6,625 x 10-34 Js

Exemplu – 10:

Funcția de lucru fotoelectrică a metalului este 1,32 eV. Calculați cea mai mare lungime de undă care poate provoca emisie fotoelectrică de pe suprafața metalului.

Dat: Funcția de lucru a argintului = Φ = 1,32 eV = 1,32 x 1,6 x 10-19J, viteza luminii = c = 3 x 108 m/s, constanta lui Planck = h =6.63 x 10-34 Js

Să găsim: Lungimea de undă de prag a metalului = λo =?

Soluție:

Avem Φ = h νo = hc/λo

∴ λo = hc/Φ =(6.63 x 10-34) x (3 x108) / (1,32 x 1,6 x 10-19) = 9,418 x 10-7m

∴ λo= 9418 x 10-10 m = 9418 Å

Ans: Lungimea de undă de prag este 9418 Å

Exemplu – 11:

Funcția de lucru fotoelectrică a metalului este 5 eV. Calculați frecvența de prag pentru metal. Dacă o lumină cu lungimea de undă de 4000 Å este incidentă pe această suprafață metalică, va fi expulzat fotoelectronul?

Să găsim: Lungimea de undă de prag a metalului = λo=?

Soluție:

Avem Φ = h νo

∴ νo = Φ/h = (5 x 1,6 x 10-19)/(6.63x 10-34) = 1,2 x 1015 Hz

Acum c = ν λ

∴ ν = c/λ = (3 x 108) / ( 4000 x 10-10)= 7.5 x 1014 Hz

Frecvența luminii incidente este mai mică decât frecvența de prag.

Niciun fotoelectron nu va fi emis de pe suprafața metalică.

Ans: Frecvența de prag este de 1,2 x 1015 Hz și niciun fotoelectron nu va fi emis.

Exemplu – 12:

Funcția de lucru fotoelectrică a unui metal este de 2,4 eV. Calculați frecvența incidentă, frecvența de prag pentru metal. Dacă o lumină cu lungimea de undă de 6800 Å este incidentă pe suprafața acestui metal, va fi ejectat un fotoelectron?

Să găsim: Lungimea de undă de prag a metalului= λo =?

Soluție:

Avem Φ = h νo

∴ νo = Φ/h = (2,4 x 1,6 x 10-19)/(6.63x 10-34) = 5,79 x 1014 Hz

Acum c = ν λ

∴ ν = c/λ = (3 x 108) / ( 6800 x 10-10)= 4.41 x 1014 Hz

Frecvența luminii incidente este mai mică decât frecvența de prag.

Niciun fotoelectron nu va fi emis de pe suprafața metalului.

Ans: Frecvența incidentă este 4.41 x 1014 Hz și frecvența de prag este 5,79 x 1014 Hz, și nici un fotoelectron nu va fi ejectat.

Exemplu – 13:

Funcția de lucru fotoelectrică a unui metal este 3 eV. Calculați frecvența de prag pentru metalul respectiv. Dacă o lumină cu lungimea de undă de 6000 Å este incidentă pe suprafața acestui metal, va fi ejectat fotoelectronul?

Să găsim: Lungimea de undă de prag a metalului= λo =?

Soluție:

Avem Φ = h νo

∴ νo = Φ/h = (3 x 1,6 x 10-19)/(6,63x 10-34) = 7.24 x 1014 Hz

Acum c = ν λ

∴ ν = c/λ = (3 x 108)/( 6000 x 10-10)= 5 x 1014 Hz

Frecvența luminii incidente este mai mică decât frecvența de prag.

Niciun fotoelectron nu va fi emis de pe suprafața metalului.

Ans:Frecvența de prag este de 7,24 x 1014 Hz,

și niciun fotoelectron nu va fi ejectat.

Subiectul anterior: Efectul fotoelectric (teorie)

Subiectul următor: Ecuația fotoelectrică a lui Einstein

Știință > Fizică > Efectul fotoelectric > Probleme numerice privind efectul fotoelectric

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.