§3.2. Фотоэффект. Давление света

1. Какие виды фотоэффекта Вам известны?

2. В чём состоит внешний фотоэлектрический эффект? Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта. Какие противоречия были обнаружены при классическом описании фотоэффекта?

3. Запишите формулу Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Что называется работой выхода A_вых и от чего она зависит? Чем определяется максимальная кинетическая энергия электрона, покинувшего вещество?

4. Один из результатов опыта А.Г. Столетова был сформулирован так: «Разряжающим действием обладают лучи самой высокой преломляемости, длина которых менее 295 нм». На основании этого найти работу выхода электрона с поверхности молибдена.

5. Какой длины электромагнитную волну следует направить на поверхность цинка, чтобы максимальная скорость электрона, вылетевшего из металла, была 0,8 Мм/с?

6. При каком условии возникает внешний фотоэффект? Определите красную границу λ₀ фотоэффекта в случае меди, если для неё работа выхода равна 4,4 эВ?

7. Красная граница фотоэффекта для железа, ртути, лития, натрия, калия определяется соответственно длинами волн 262, 274, 517, 540, 620 нм. Найти работу выхода электрона из металлов и выразить ее в электрон-вольтах.

8. Как при заданной частоте света изменится фототок насыщения с уменьшением освещенности катода?

9. Нарисуйте и объясните вольт – амперные характеристики, соответствующие двум различным освещенностям катода (при заданной частоте света) и двум различным частотам (при заданной освещенности).

10. Как из опытов по фотоэффекту определяется постоянная Планка?

11. Определить постоянную Планка, если известно, что для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением некоторого металла светом с частотой 2,2·10¹⁵с^-1, необходимо приложить задерживающее напряжение 6,6 В, а светом с частотой 4,6·10¹⁵с^-1 задерживающее напряжение 16,5 В.

12. Определить в электрон–вольтах энергию фотона, при которой его масса равна массе покоя электрона.

13. Какие процессы называются: однофотонными, многофотонными? Запишите выражения для массы, импульса и энергии фотона через величины h, λ и c ­– скорость света в вакууме.

14. Какова природа давления света с точки зрения квантовых представлений? Как объясняется возникновение светового давления волновой теорией?

15. Чему равно отношение давлений света на зеркальную и зачерненную поверхности?

16. В чем отличие характера взаимодействия фотона и электрона при фотоэффекте и эффекте Комптона?

17. Найти энергию фотона: 1) красного (λ=0,7мкм), 2) зеленого (λ=0,55мкм), 3) фиолетового (λ = 0,4 мкм), 4) инфракрасного (λ=10мкм) излучений.

18. Фотон с длиной волны 100 пм рассеялся под углом 180⁰ на свободном электроне. Определить в электрон – вольтах кинетическую энергию электрона отдачи.

19. Давление излучения на плоское зеркало 0,2 Па. Определить интенсивность света, падающего на поверхность зеркала с коэффициентом отражения 0,6. Считать, что световой поток нормально падает на поверхность зеркала.

20. В классических опытах П. Н. Лебедева по экспериментальному определению светового давления поток лучистой энергии направляется на крылышки весьма чувствительных крутильных весов. Вычислить давление, которое испытывали зачерненные и зеркальные крылышки измерительной установки, если поток падающей световой энергии равен 1,05 кДж/(м²·с).

21. Русский астроном Ф. А. Бредихин объяснил форму кометных хвостов давлением солнечных лучей. Найти: 1)световое давление солнечных лучей на абсолютно черное тело, помещенное на таком же расстоянии от Солнца, как и Земля; 2)какой массы должна быть частица в кометном хвосте, помещенная на этом расстоянии, чтобы сила светового давления на нее уравновешивалась силой притяжения частицы Солнцем. Площадь частицы, отражающей все падающие на нее лучи, считать равной 0,5·10^-8 см², а солнечную постоянную, т.е. лучистую энергию, которую посылает Солнце ежесекундно через поверхность площадью 1 м², расположенную перпендикулярно солнечным лучам и находящуюся вблизи Земли за пределами ее атмосферы, С=1,4 кВт/м².