<<< ВСЕ МАТЕРИАЛЫ
11 класс. Виртуальный эксперимент
"Исследование фотоэффекта: III закон Столетова. Обнаружение красной границы фотоэффекта"
Для дистантного обучения. © 2019. Смирнов Н.В.

                             
                   
                                               
                                                       
Материал катода
Длина волны света, нм 1000 760 600 570 540 490 460 380 240
Батарея
Напряжение,В
Мощность лампы, мВт
Исследование фотоэффекта: III закон Столетова. Феномен "красной" границы фотоэффекта. Как работа выхода зависит (не зависит) от частоты, интенсивности падающего света, напряжения, материала катода.
С помощью установки, к оторая описана ниже, Столетов А.Г. открыл наличие так называемой "красной границы" у фотоэффекта. Это явление заключается в том, что для каждого металла есть некоторая длина волны света, начиная с которой фотоэффект не наблюдается при любых напряжениях на аноде. Граница называется красной, так как для её обнаружения мы должны двигаться от ультрафиолета в сторону красного цвета.
Мы имеем возможность проделать опыты по обнаружению "красной границы" для разных металллов на виртуальной установке.
Электронная модель установки Столетова. На рисунке слева вы видите стеклянную колбу, из которой откачан воздух для свободного движения электронов в колбе. В неё впаяны два электрода: левый назовём анодом (к нему будут лететь электроны), а правый - катодом (он будет излучать электроны под действием света). Металл катода виртуальной установки можно менять с помощью опции "Материал катода".
Цветной шарик с двумя лучиками символически обозначает источник света, цвет которого можно менять (включая инфракрасное излучение - крайняя метка слева, а также ультрафиолетовое - крайняя метка справа), кликая по цветным меткам.
Перемещая движок реостата, можно задавать напряжение на аноде с помощью опции "Напряжение" от 0 до 5 вольт. Можно также менять источник тока полюсами с помощью опции "Батарея". Таким образом можно подавать на анод не только положительное напряжение для разгона электронов, но и отрицательное для их торможения вплоть до запирающего напряжения Uзапир.
Миллиамперметр и вольтметр позволяют судить о силе тока и напряжении в этой установке.
С помощью опции "Мощность лампы" можно регулировать световой поток, падающий на катод.
Задание: Измерить значение "красной границы" для разных металлов.
Эксперимент: Выберём для начала цинк. Будем "освещать" его разным по длине волны светом, двигаясь от ультрафиолета в сторону инфракрасного излучения до тех пор, пока фототок не прекратится. Занесём в таблицу название металла и длину волны, при которой фотоэффект парекратился (красную границу фотоэффекта). Можно попробовать выбирать любые доступные напряжения, чтобы убедиться, что ниже "красной границы" фототок отсутствует при любых условиях.
Заполним всю таблицу, определив таким способом примерную "красную границу" для нескольких металлов.

№ опыта 1 2 3 4 5
Металл катода цинк натрий литий калий цезий
Длина волны "красной границы", λкр(нм)          
Частота света "красной границы", ν (·1015 Гц)          



1. От чего зависит от "красная граница" фотоэффекта?
1. От интенсивности падающего света.
2. От частоты падающего света.
3. От энергии фотоэлектронов.
4. От материала катода.
5. От длины волны света.
6. От напряжения на аноде.
Ответ №:
2. Как найти работу выхода электронов из металла Авых, зная "красную границу" для него?
1. Авых = cν/λкр.
2. Авых = hν/λкр.
3. Авых = hc/λкр.
4. Авых = hcλкр.
Ответ №:
3. От чего зависит от работа выхода при фотоэффекте?
1. От интенсивности падающего света.
2. От частоты падающего света.
3. От энергии фотоэлектронов.
4. От материала катода.
5. От длины волны света.
6. От напряжения на аноде.
Ответ №:
4. Как изменится работа выхода электрона из вещества при уменьшении частоты облучения в 3 раза?
1. Уменьшится в 9 раз.
2. Уменьшится в 3 раза.
3. Не изменится.
4. Увеличится в 3 раза.
5. Увеличится в 9 раз.
Ответ №:
5. Какова скорость фотоэлектронов при облучении катода светом с длиной волны, равной "красной границе"?
1. Положительна.
2. Равна 0.
3. Отрицательна.
Ответ №:
6. На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны λ и частоты света ν. Установите соответствие между графиком и той энергией, для которой он может определять представленную зависимость.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИК ВИД ЗАВИСИМОСТИ

1) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света 

2) зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света 

3) зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света 

4) зависимость потенциальной энергии взаимодействия фотоэлектронов с ионами металла от длины волны падающего света

Ответы А.Б: