Задачи средней трудности. В1. В опыте по обнаружению фотоэффекта цинко­вая пластина крепится на стержне электрометра, предва­рительно заряжается отрицательно и освещается светом

В1. В опыте по обнаружению фотоэффекта цинко­вая пластина крепится на стержне электрометра, предва­рительно заряжается отрицательно и освещается светом электрической дуги так, чтобы лучи падали перпендику­лярно плоскости пластины. Как изменится время разрядки электрометра, если: а) пластину повернуть так, чтобы лу­чи падали под некоторым углом; б) электрометр прибли­зить к источнику света; в) закрыть непрозрачным экраном часть пластины; г) увеличить освещенность; д) поставить светофильтр, задерживающий инфракрасную часть спект­ра; е) поставить светофильтр, задерживающий ультрафио­летовую часть спектра?

В2. Найти длину волны lсвета, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетиче­скую энергию K = 4,5×10^–20 Дж, а работа выхода электрона из металла А_вых = 7,5×10^–19 Дж.

В3.Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия при освещении его светом длиной волны l = 331 нм. Работа выхода А_вых = 2 эВ, масса электрона 9,1×10^–31 кг.

В4. Определить скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при задерживающей разности потен­циалов 1 В.

В5.Минимальная частота света, вырывающего электроны с поверхности металлического катода, n₀ = 6,0×10¹⁴ Гц. При какой частоте
n света вылетевшие электроны полностью задерживаются разностью потенциалов U = 3,0 В?

Задачи трудные

С1.Как зарядить цинковую пластину, закрепленную на стержне электрометра, положительным зарядом, имея электрическую дугу, стеклянную палочку и лист бумаги? Палочкой прикасаться к пластине нельзя.

С2. В установке, изобра­женной на рис. 22.6, катод фотоэлемента может быть вы­полнен из различных материа­лов. На рис. 22.7 приведеныграфики зависимости запираю­щего напряжения U_з, от часто­ты n облучающего света для двух разных материалов като­да. Обосновать линейность этой зависимости. Какой из ма­териалов имеет бóльшую ра­боту выхода?

Рис. 22.6 Рис. 22.7

С3. Для определения по­стоянной Планка была состав­лена цепь, показанная на ри­с. 22.6. Когда скользящий контакт потенциометра П на­ходится в крайнем левом поло­жении, чувствительный гальванометр Г регистрирует слабый фототок при освещении фото­элемента Ф. Передвигая сколь­зящий контакт вправо, посте­пенно увеличивают запираю­щее напряжение до тех пор, по­ка в цепи не прекратится фототок. При освещении фотоэле­мента фиолетовым светом с частотой n₂ = 750 ТГц запираю­щее напряжение U₃₂ = 2,0 В, а при освещении красным светом с частотой n₁ = 390 ТГц запира­ющее напряжение U₃₁ = 0,50 В. Какое значение постоянной Планка было получено?

С4.Для калия красная граница фотоэффекта l_макс = 0,62 мкм. Какую максимальную скорость и могут иметь фотоэлектроны, вылета­ющие при облучении калия фиолетовым светом с длиной волны l = 0,42 мкм?

С5.При освещении поверхности некоторого металла фиолетовым све­том с длиной волны l₁ = 0,40 мкм выбитые светом электроны полностью задерживаются разностью потенциалов (запирающим напряжением) U₁= = 2,0 В. Чему равно запирающее напряжение U₂при освещении того же металла красным светом с длиной волны l₂ = 0,77 мкм?

Рис. 22.8

С6.В сферическом сосуде, из которого откачан воздух, помещены два электрода из цинка. К ним подсоединен конден­сатор емкостью С = 3,5 мкФ, как показано на рис. 22.8. Один из электродов освещается светом с длиной волны l= 0,25 мкм. Какой заряд будет находиться на конденсаторе при длительном освещении? Работа выхода электрона для цинка А = 3,74 эВ.