Przykładowe zadania:
Oblicz energię i pęd fotonu padającego na metal o pracy wyjścia 2,14eV gdy długości fali światła padającego wynosi 550nm. Oblicz częstotliwość tego światła. Czy w powyżej opisanym przypadku zajdzie zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne?
(E=2,26eV, 1,21·10-25kg·m/s, f=5,45·1014 Hz, tak)
Na siatkę dyfrakcyjną mającą 280 rys na 1mm pada prostopadle światło o długości 500 nm. a) Pod jakim katem zobaczymy maksimum 3-go rzędu? (25º)
b) Oblicz maksymalny rząd widma. (7)
Ile rys na 1 mm ma siatka dyfrakcyjna, jeżeli dla światła o długości 480 nm padającego na tę siatkę prostopadle uzyskamy maksimum 2-go rzędu pod kątem 40°. Co zmieniłoby się w obrazie uzyskanym na ekranie gdyby zamiast światła monochromatycznego użyto światła białego. (670)
Na siatkę dyfrakcyjną mającą 600 rys na milimetrze pada prostopadle światło monochromatyczne o długości fali 600 nm. Oblicz kąt, o jaki ulegnie odchyleniu wiązka 2 rzędu. (46º)
Temperatura ciała doskonale czarnego wzrosła od 727°C do 1727°C. O ile zmieniła się długość fali odpowiadająca max promieniowania tego ciała. (skorzystaj z prawa Wiena, wyraź temperaturę w K, stała Wiena wynosi 2,9·10-3 m·K) ( zmalała o 1,45µm)
W jaki sposób energia słoneczna dochodzi do Ziemi? Czy przez przewodnictwo cieplne? A może przez konwekcję? Skrytykuj te dwa pomysły. (promieniowanie elektromagnetyczne)
Zaobserwowano, że Vega (gwiazda w gwiazdozbiorze Lutni) świeci na niebiesko. Zastanów się, czy temperatura jej powierzchni jest wyższa czy niższa w porównaniu z temperaturą powierzchni Słońca. Odpowiedź uzasadnij. (wyższa)
Fotony o długości fali większej niż 400 nm nie mogą wywołać zjawiska fotoelektrycznego na powierzchni pewnego metalu. Oblicz wartość pracy wyjścia elektronu z tego metalu.
(3,1eV)
Praca wyjścia elektronu z metalu wynosi 4 eV. Na powierzchnię tego metalu pada fala długości 200nm. Ile wynosi największa prędkość emitowanych elektronów?
(8,82·105 m/s)
Oblicz minimalną wartość pędu fotonu (odpowiada długości granicznej), który padając na wykonaną z cezu katodę fotokomórki wybije elektrony. Praca wyjścia elektronów z cezu wynosi 2.9·10-19 J. (9,67·10-28 kg·m/s)
Louis de Broglie przewidział, że cząstki elementarne wykazują własności falowe ― cząstka o pędzie p jest falą o długości h/p. Oblicz długość fali powolnego neutronu o energii kinetycznej E = 1.6·10-21 J. Pomiń efekty relatywistyczne. (2,86·10-10 m)
Na płytkę metalową pada fala długości 420nm. Wybite z metalu elektrony mają szybkości dochodzące do 800 km/s. Oblicz pracę wyjścia elektronu z metalu. (1,14 eV)
Na płytkę metalową pada fala długości 2∙.10-7 m. Wybite z metalu elektrony mają szybkości dochodzące do 1000 km/s. Oblicz pracę wyjścia elektronu z metalu. (3,37 eV)
Ile powinna wynosić praca wyjścia elektronu, by światło widzialne wywołało zjawisko fotoelektryczne? Długości fal dla światła zawierają się w granicach od 380 nm do 780 nm. (1,6 eV)
Praca wyjścia elektronu z metalu wynosi 5,5 eV. Na powierzchnię tego metalu pada fala długości 2∙10-7 m. Ile wynosi największa szybkość emitowanych elektronów? (5·105 m/s)
Oblicz długość fali materii protonu poruszającego się z prędkością o wartość 4·106 m/s. (9,925·10-14 m)
Neutron porusza się z prędkością, która stanowi
a) 0,01 prędkości światła (1,32·10-13 m)
b) 80% prędkości światła (uwzględnij efekty relatywistyczne). (9,87·10-16 m)
Ile wynosi długość fali związana z tym neutronem?
Oblicz częstotliwość i długość fali dla fotonu emitowanego podczas przeskoku elektronu w atomie wodoru z powłoki numer 4 na powłokę numer 1. Czy ta długość należy do zakresu światła widzialnego? (NIE 121,875 nm, 2,46·1015 Hz)
Na powierzchnię metalu, dla którego praca wyjścia wynosi W = 1.8 eV, pada:
a) 500 fotonów o energii 2 eV każdy, (500 fotonów, Ek =0,2 eV)
b) 1000 identycznych fotonów o energii 1.7 eV każdy. Oblicz, ile elektronów zostanie wybitych w każdym z podanych przypadków oraz jaka będzie energia kinetyczna każdego z nich. Odpowiedź krótko uzasadnij. (nie nastąpi zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne gdyż Ef<W)
Pewna stacja nadawcza o mocy 220kW pracuje na częstotliwości 106MHz. Ile fotonów emituje antena tej stacji w ciągu jednej sekundy? (3,1·1030)
Wzbudzony atom wodoru emituje promieniowanie związane z przejściem elektronu z powłoki trzeciej na drugą. Oblicz energię wyemitowanego kwantu i długość fali uzyskanej linii widmowej. Zapisz, czy linia ta wypada w zakresie światła widzialnego, jeśli światło widzialne zawiera fale w przedziale od 380 nm do 760 nm. Energia stanu podstawowego atomu wodoru E = -13.6 eV. (TAK 658 nm)