Фотоефект. Ефект Комптона (Індивідуальне завдання № 4 із 75 питань)

ІІІ семестр

Індивідуальне завдання № 4

ФОТОЕФЕКТ. ЕФЕКТ КОМПТОНА.

1. g - квант з енергією 2МеВ розсіюється на вільному електроні, який після зіткнення рухається під кутом y=45^о до напряму руху кванта  до зіткнення. Обчислити кут розсіювання фотона та комптонiвське зміщення його довжини хвилі.
2. Визначити максимальну швидкість фотоелектронів, якi вириваються із поверхні срібна: 1)ультрафіолетовими променями з довжиною хвилі l₁=0,155мкм; 2) g - променями з довжиною хвилі l₂=0,001нм.
3. Квант з енергією e₁=0,51МеВ розсіявся на кут q=120^о. Визначити кут j вильоту електрона віддачі.
4. На відстані r=10м від точкового монохроматичного ізотропного джерела довжиною хвилі l=0,6мкм розташована площадка S=10мм² перпендикулярно падаючим променям. Визначити число h фотонів, що падають кожної секунди на площадку. Потужність випромінювання – 100Вт.
5. Визначити відношення імпульсу p електрона з кінетичною енергією T=1,02МеВ до комптонівського імпульсу m_ос електрона.
6. Кут розльоту електрона віддачі та розсіяного фотона при ефекті Комптона  складає b=90^о. Визначити енергію e₁ падаючого фотона, якщо кінетична енергія електрона віддачі T=0,255МеВ
7. Квант з енергією e₁=0,51МеВ розсіявся під кутом q=120^о. Визначити кут j вильоту електрона віддачі.
8. Фотон, зіткнувшись з релятивістським електроном, розсіявся під кутом q, а електрон зупинився. Знайти комптонiвське зміщення довжини хвилі розсіяного фотона.
9. Фотон з енергією w=0,15МеВ розсіявся на вільному електроні, який знаходився в стані спокою, в результаті чого його довжина хвилі змінилась на Dl=3,0пм. Знайти кут, під яким вилетів комптонівський електрон.
10. Знайти довжину хвилі рентгенівського випромінювання, якщо максимальна кінетична енергія комптонівських електронів К_max=0,19МеВ.
11. Фотон розсіявся під кутом q=120^о розсіявся на вільному електроні, який знаходився в стані спокою, в результаті чого електрон одержав кінетичну енергію К=0,45МеВ. Знайти енергію фотона до розсіяння.
12. Фотон з імпульсом р=1,02МеВ/с, де с – швидкість світла у вакуумі, розсіявся на вільному електроні, який знаходився в стані спокою, в результаті чого імпульс фотона став p`=0,255МеВ/с. Під яким кутом розсіявся фотон?
13. Фотон з енергією w=0,15МеВ розсіявся під кутом q=120^о на вільному електроні, який знаходився в стані спокою. Визначити енергію розсіяного фотона.
14. Фотон з довжиною хвилі l=6,0пм розсіявся під прямим кутом на вільному електроні, який знаходився в стані спокою. Знайти: а)частоту розсіяного фотона; б) кінетичну енергію електрона віддачі.
15. Фотон з енергією w=1,00МеВ розсіявся на вільному електроні, який знаходився в стані спокою. Знайти кінетичну енергію електрона віддачі, якщо в результаті розсіяння довжина хвилі фотона змінилась на h=25%.
16. Вузький пучок монохроматичного рентгенівського випромінювання падає на розсiюючу речовину. При цьому довжини хвиль зміщених складових випромінювання, розсіяного під кутами q₁=60^о и q₂=120^о відрізняються один від другого в h=2,0 рази. Знайти довжину хвилі падаючого випромінювання.
17. Фотострум, що виникає в колі вакуумного фотоелемента при освітленні цинкового електрода електромагнітним випромінюванням з довжиною хвилі 262нм, зникає, якщо підключити зовнішню затримуючу напругу 1,5В. Знайти величину та полярність зовнішньої контактної різниці потенціалів фотоелемента.
18. Мається вакуумний фотоелемент, один із електродів якого цезієвий, другий – мідний. Визначити максимальну швидкість фотоелектронів, що підлітають до мідного електроду, при освітленні цезієвого електроду електромагнітним випромінюванням з довжиною хвилі 0,22мкм, якщо електроди замкнути ззовні накоротко.
19. Електромагнітне випромінювання з l=0,30мкм падає на фотоелемент, що знаходиться в режимі насичення. Відповідна спектральна чутливість фотоелемента I=4,8мА/Вт. Знайти вихід фотоелектронів, тобто число фотоелектронів на кожний падаючий фотон.
20. До якого максимального потенціалу зарядиться віддалена від інших тіл мідна кулька при опроміненні її електромагнітним випромінюванням з l=140нм?
21. Знайти максимальну кінетичну енергію фотоелектронів, якi вириваються з поверхні лiтiю електромагнітним випромінюванням, напруженість електричної складової якого змінюється з часом по закону E=a(1+coswt)cosw₀t, де а – деяка стала, w=6,0×10¹⁴с^-1 i w₀=3,60×10¹⁵с^-1.
22. Визначити червону межу фотоефекту для цинку i максимальну швидкість фотоелектронів, що вириваються з його поверхні електромагнітним випромінюванням з довжиною хвилі 250нм.
23. Якщо по черзі освітлювати поверхні деякого металу світлом з l₁=0,35мкм і l₂=0,54мкм, то виявилось, що вiдповiднi максимальні швидкості фотоелектронів відрізняються один від другого в h=2,0 рази. Знайти роботу виходу з поверхні цього металу.
24. Калій (робота виходу 2,00еВ) освітлюється монохроматичним світлом з довжиною хвилі 509нм (зелена лінія кадмію). Визначити максимально можливу кінетичну енергію фотоелектронів. Порівняти її із середньою енергією теплового руху електронів при температурі 17^оС.
25. Цезій (робота виходу 1,88еВ) освітлюється спектральною лінією Н_b водню (l=0,476мкм). Яку найменшу затримуючу різницю потенціалів треба прикласти, щоб фотострум зник?
26. При фотоефекті з платинової поверхні затримуючий потенціал виявився таким, що дорівнює U=0,8В. Визначити довжину хвилі падаючого світла та червону межу фотоефекту.
27. Один з електродів, який являє собою цезієву пластинку, освітлюється ультрафіолетовим світлом з довжиною хвилі l₁=300нм. Яку запірну напругу треба прикласти між електродами, щоб вирвані світлом електрони не могли утворити фотострум у колі? Червона межа для цезію l₂=654нм.
28. При освітленні поверхні деякого металу монохроматичним світлом максимальна швидкість фотоелектронів u₁=2×10⁵м/с. Визначити максимальну швидкість фотоелектронів, якi вириваються з поверхні цього металу при освітленні його монохроматичним світлом з частотою на Dn=2×10¹³Гц більше.
29. Ультрафіолетові промені з довжиною хвилі l₁=0,3мкм, попадаючи на катод фотоелемента, викликають потік фотоелектронів зі швидкiстю u₁=10⁶м/с. Світлом якої довжини хвилі треба опромінювати фотоелемент, щоб кінетична енергія фотоелектронів стала Е_к=4×10^-19Дж?
30. У повітрі довжина хвилі монохроматичного світла . При переході в скло довжина хвилі змінюється і дорівнює . Під яким кутом  світло падає на плоску межу поділу повітря – скло, якщо відбитий і заломлений промені утворюють прямий кут?
31. Опромінюючи металеву кулю світлом, спостерігаємо фотоефект. Як зміниться червона межа фотоефекту, якщо на кулю подати позитивний заряд q? Радіус кулі . Електрони, які вилітають, реєструються на відстані  від центра кулі.
32. З якою швидкістю вилітають електрони з поверхневого шару нікелю при освітленні його ультрафіолетовим світлом з довжиною хвилі , якщо робота виходу електронів для нікелю дорівнює А = 5 еВ.
33. Опромінюючи деякий метал світлом спочатку з довжиною хвилі , а потім – з , виявили, що відповідні максимальні швидкості фотоелектронів відрізняються одна від одної в n = 2 рази. Знайти роботу виходу електрона з поверхні цього металу.
34. Робота виходу електронів для міді А = 4,47 еВ. Визначити довжину хвилі монохроматичного світла, яким освітлюють пластинку міді, якщо швидкість фотоелектронів u = м/с.
35. Цезієвий катод фотоелемента освітлюється світлом з довжиною хвилі . Визначити швидкість фотоелектронів, що вириваються з катода, якщо червона межа фотоефекту для цезію .
36. Комптонівське зміщення довжини хвилі рентгенівського кванту з дорівнює комптонівській довжині хвилі  електрона. Знайти кут розсіювання фотона і кінетичну енергію електрона віддачі.
37. Рубіновий лазер випромінює в імпульсному режимі  фотонів з довжиною хвилі 694нм. Визначити середню потужність спалаху лазера, якщо його тривалість ?
38. Знайти довжину хвилі фотона, імпульс якого дорівнює імпульсу електрона, що пролетів різницю потенціалів 9,8 В.
39. Знайти частоту світла, що вириває з поверхні деякого металу електрони, які повністю гальмуються затримуючим потенціалом 6,08 В. Червона межа фотоефекту для даного металу . Яка робота виходу електрона з цього металу і з якою швидкістю рухалися б електрони, якщо їх не гальмувати?
40. При освітленні металу монохроматичним світлом фотоелектрони набувають швидкості . Визначити швидкість фотоелектронів, які вилітають з металу при освітленні його монохроматичним випромінюванням з частотою на  більшою.
41. Фотон з енергією був розсіяний при ефекті Комптона на вільному електроні під кутом . Визначити кінетичну енергію Т електрона віддачі.
42. Фотон з довжиною хвилі  розсіявся на вільному електроні. Довжина хвилі розсіяного фотона . Визначити кут  розсіювання.
43. Світло з довжиною хвилі нормально падає на дзеркальну поверхню і діє на неї тиском Па. Визначити кількість фотонів n, що падають в 1с на  цієї поверхні.
44. В результаті ефекту Комптона фотон при співударянні з електроном був розсіяний на кут . Енергія розсіяного фотона . Визначити енергію фотона  до розсіювання.
45. На поверхню металу падають монохроматичні промені з довжиною хвилі . Червона межа фотоефекту . Яка доля енергії фотона використовується на надання електрону кінетичної енергії?
46. На поверхню літію падають промені з довжиною хвилі . Визначити максимальну швидкість фотоелектронів.
47. Визначити кут , на який був розсіяний  з енергією при ефекті Комптона, якщо кінетична енергія електрона віддачі Т = 0,51 МеВ.
48. Фотон при ефекті Комптона на вільному електроні був розсіяний на кут . Визначити імпульс р (в одиницях МеВ/с), який одержав електрон віддачі, якщо енергія фотона до розсіювання була .
49. Яка доля енергії фотона приходиться при ефекті Комптона на електрон віддачі, якщо розсіювання фотона здійснюється на кут ? Енергія фотона до розсіювання .
50. Яка доля енергії фотона витрачається на роботу виходу електрона, якщо червона межа фотоефекту складає 0,3 мкм, кінетична енергія фотоелектрона 1 еВ.
51. Робота виходу електронів з цинку . Знайти червону межу фотоефекту для даного металу.
52. Електрон вилітає з поверхні цезію, маючи кінетичну енергію 2,2 еВ. Знайти довжину хвилі випромінювання, що викликає фотоефект, якщо робота виходу електронів 1,8 еВ.
53. Електрон вилітає з поверхні цезію, маючи кінетичну енергію 2,2 еВ. З якою швидкістю рухаються вирвані електрони?
54. Електрон вилітає з поверхні цезію, маючи роботу виходу 1,8 еВ. Яка червона межа фотоефекту для даного металу та до якої ділянки спектра вона належить?
55. Скільки фотонів за секунду випромінює нитка електричної лампи з корисною потужністю N=1 Вт, якщо середня довжина хвилі випромінювання ?
56. Визначити енергію фотона для оранжевих променів з довжиною хвилі .
57. Рентгенівські промені () розсіюються електронами, які можна вважати практично вільними. Визначити максимальну довжину рентгенівських променів у розсіяному пучку.
58. Визначити довжину хвилі, що відповідає червоній межі для платини. Визначити швидкість фотоелектронів при опромінюванні цього металу світлом довжиною хвилі 0,27 мкм.
59. Визначити довжину хвилі, що відповідає червоній межі для міді. Визначити швидкість фотоелектронів при опромінюванні цього металу світлом довжиною хвилі 0,27 мкм.
60. Визначити енергію, масу та імпульс фотона з довжиною хвилі .
61. На фотоелемент з катодом із рубідію падають промені з довжиною хвилі . Знайти найменше значення затримуючої різниці потенціалів , яку потрібно прикласти до фотоелементу, щоб зупинити емісію фотоелектронів.
62. Визначити максимальну зміну довжини хвилі ( при комптонівському розсіюванні світла на вільних електронах.
63. Визначити максимальну зміну довжини хвилі ( при комптонівському розсіюванні світла на вільних протонах.
64. На цинкову пластинку падає пучок ультрафіолетових променів (). Визначити кінетичну енергію Т та швидкість u фотоелектронів.
65. На пластинку падає монохроматичне світло (). Фотострум зникає при затримуючій різниці потенціалів U = 0,95 В. Визначити роботу А виходу електронів з поверхні пластини.
66. Визначити кут між початковим напрямом світлового пучка і напрямом комптонівського розсіювання фотонів на електронах, що знаходяться у стані спокою, якщо довжина хвилі фотонів початкового пучка , а довжина хвилі розсіяних фотонів . Комптонівська довжина хвилі електрона .
67. Кут між початковим напрямом світлового пучка і напрямом комптонівського розсіювання фотонів на нерухомих електронах дорівнює . На скільки більше довжина хвилі розсіяного випромінювання довжини хвилі початкового випромінювання. Комптонівська довжина хвилі електрона .
68. Визначити довжину хвилі ультрафіолетового випромінювання, імпульс кванту якого при повному поглинанні дорівнює .
69. Визначити довжину хвилі електромагнітного випромінювання, енергія кванту якого дорівнює енергії спокою електрона. Маса спокою електрона дорівнює .
70. Визначити довжину хвилі видимого випромінювання, маса фотона якого дорівнює .
71. Робота виходу електронів у золота дорівнює 4,59 еВ. Визначити поверхневий скачок потенціалу у золота.
72. Визначити максимальну кінетичну енергію фотоелектрона калію при його освітленні променями з довжиною хвилі 400 нм, якщо робота виходу електрона калію дорівнює 2,26 еВ.
73. Робота виходу електронів із кадмію дорівнює 4,08 еВ. Якою повинна бути довжина хвилі випромінювання, що падає на кадмій, щоб при фотоефекті максимальна швидкість фотоелектронів дорівнювала ? Маса електрона дорівнює .
74. Червона межа фотоефекту у цезія дорівнює 653 нм. Визначити швидкість вильоту фотоелектронів при опромінюванні цезію оптичним випромінюванням з довжиною хвилі 500 нм. Маса електрона дорівнює .
75. Робота виходу електронів у оксиду міді 5,15 еВ. Чи буде викликати фотоефект ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 300 нм?