По глад­кой го­ри­зон­таль­ной на­прав­ля­ю­щей дли­ной 2l сколь­зит бу­син­ка с по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом и мас­сой m. На кон­цах на­прав­ля­ю­щей на­хо­дят­ся по­ло­жи­тель­ные за­ря­ды (см. рис.). Бу­син­ка со­вер­ша­ет малые ко­ле­ба­ния от­но­си­тель­но по­ло­же­ния рав­но­ве­сия, пе­ри­од ко­то­рых равен Т.

Чему будет равен пе­ри­од ко­ле­ба­ний бу­син­ки, если ее заряд уве­ли­чить в 2 раза?

Фо­то­ка­тод с ра­бо­той вы­хо­да осве­ща­ет­ся све­том с дли­ной волны 300 нм. Вы­ле­тев­шие из ка­то­да элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное маг­нит­ное поле ин­дук­ци­ей пер­пен­ди­ку­ляр­но век­то­ру ин­дук­ции. Чему равен мак­си­маль­ный ра­ди­ус окруж­но­сти R, по ко­то­рой дви­жут­ся элек­тро­ны?

Фотон с дли­ной волны, со­от­вет­ству­ю­щей крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та, вы­би­ва­ет элек­трон из ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки (ка­то­да), по­ме­щен­ной в сосуд, из ко­то­ро­го от­ка­чан воз­дух. Элек­трон раз­го­ня­ет­ся од­но­род­ным элек­три­че­ским полем на­пря­жен­но­стью Какой путь про­ле­тел в этом элек­три­че­ском поле элек­трон, если он при­об­рел ско­рость ? Ре­ля­ти­вист­ские эф­фек­ты не учи­ты­вать.

При об­лу­че­нии ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки кван­та­ми света с энер­ги­ей 3 эВ из нее вы­би­ва­ют­ся элек­тро­ны, ко­то­рые про­хо­дят уско­ря­ю­щую раз­ность по­тен­ци­а­лов Ка­ко­ва ра­бо­та вы­хо­да если мак­си­маль­ная энер­гия уско­рен­ных элек­тро­нов E_e равна удво­ен­ной энер­гии фо­то­нов, вы­би­ва­ю­щих их из ме­тал­ла?

При об­лу­че­нии ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки кван­та­ми света с энер­ги­ей 3 эВ из нее вы­би­ва­ют­ся элек­тро­ны, ко­то­рые про­хо­дят уско­ря­ю­щую раз­ность по­тен­ци­а­лов U. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из ме­тал­ла Опре­де­ли­те уско­ря­ю­щую раз­ность по­тен­ци­а­лов U, если мак­си­маль­ная энер­гия уско­рен­ных элек­тро­нов E_e равна удво­ен­ной энер­гии фо­то­нов, вы­би­ва­ю­щих их из ме­тал­ла.

Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та для ве­ще­ства фо­то­ка­то­да При об­лу­че­нии ка­то­да све­том с дли­ной волны фо­то­ток пре­кра­ща­ет­ся при на­пря­же­нии между ано­дом и ка­то­дом Опре­де­ли­те длину волны

Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та для ве­ще­ства фо­то­ка­то­да Фо­то­ка­тод об­лу­ча­ют све­том с дли­ной волны При каком на­пря­же­нии между ано­дом и ка­то­дом фо­то­ток пре­кра­ща­ет­ся?

Фо­то­ка­тод об­лу­ча­ют све­том с дли­ной волны 300 нм. Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та фо­то­ка­то­да 450 нм. Вы­чис­ли­те за­пи­ра­ю­щее на­пря­же­ние U  между ано­дом и ка­то­дом.

В двух опы­тах по фо­то­эф­фек­ту ме­тал­ли­че­ская пла­стин­ка об­лу­ча­лась све­том с дли­на­ми волн со­от­вет­ствен­но нм и нм. В этих опы­тах мак­си­маль­ные ско­ро­сти фо­то­элек­тро­нов от­ли­ча­лись в раза. Ка­ко­ва ра­бо­та вы­хо­да с по­верх­но­сти ме­тал­ла?

Для из­ме­ре­ния ве­ли­чи­ны по­сто­ян­ной План­ка h в свое время ис­поль­зо­вал­ся сле­ду­ю­щий опыт. В ва­ку­ум­ный фо­то­эле­мент по­ме­щал­ся катод из ка­ко­го-⁠либо ме­тал­ла, окру­жен­ный ме­тал­ли­че­ским ано­дом. Катод об­лу­ча­ли све­том опре­де­лен­ной длины волны (и ча­сто­ты) и из­ме­ря­ли за­дер­жи­ва­ю­щее на­пря­же­ние между ка­то­дом и ано­дом, при ко­то­ром ток в цепи с фо­то­эле­мен­том пре­кра­щал­ся. Ока­за­лось, что при длине волны света, па­да­ю­ще­го на фо­то­ка­тод, рав­ной за­дер­жи­ва­ю­щее на­пря­же­ние было равно а при осве­ще­нии све­том с ча­сто­той оно рав­ня­лось Най­ди­те по этим дан­ным ве­ли­чи­ну по­сто­ян­ной План­ка.

Уров­ни энер­гии элек­тро­на в атоме во­до­ро­да за­да­ют­ся фор­му­лой эВ, где n = 1, 2, 3, … При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния в со­сто­я­ние атом ис­пус­ка­ет фотон. Поток таких фо­то­нов па­да­ет на по­верх­ность фо­то­ка­то­да. За­пи­ра­ю­щее на­пря­же­ние для фо­то­элек­тро­нов, вы­ле­та­ю­щих с по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да, Ка­ко­ва ра­бо­та вы­хо­да фо­то­элек­тро­нов с по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да?

Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на об­лу­ча­ет­ся све­том ча­сто­той  Гц. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из дан­но­го ме­тал­ла равна 3,7 эВ. Вы­ле­та­ю­щие из пла­сти­ны фо­то­элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­стью 130 В/м, при­чем век­тор на­пря­жен­но­сти на­прав­лен к пла­сти­не пер­пен­ди­ку­ляр­но ее по­верх­но­сти. Ка­ко­ва мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов на рас­сто­я­нии 10 см от пла­сти­ны?

Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на об­лу­ча­ет­ся све­том. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из дан­но­го ме­тал­ла равна 3,7 эВ. Вы­ле­та­ю­щие из пла­сти­ны фо­то­элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­стью 130 В/м. Век­тор на­пря­жен­но­сти поля на­прав­лен к пла­сти­не пер­пен­ди­ку­ляр­но ее по­верх­но­сти. Из­ме­ре­ния по­ка­за­ли, что на рас­сто­я­нии 10 см от пла­сти­ны мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов равна 15,9 эВ. Опре­де­ли­те ча­сто­ту па­да­ю­ще­го на пла­сти­ну света.

Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на об­лу­ча­ет­ся све­том ча­сто­той Гц. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из дан­но­го ме­тал­ла равна 3,7 эВ. Вы­ле­та­ю­щие из пла­сти­ны фо­то­элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное элек­три­че­ское поле, век­тор на­пря­жен­но­сти ко­то­ро­го на­прав­лен к пла­сти­не пер­пен­ди­ку­ляр­но ее по­верх­но­сти. Из­ме­ре­ния по­ка­за­ли, что на рас­сто­я­нии 10 см от пла­сти­ны мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов равна 15,9 эВ. Чему равен мо­дуль на­пря­жен­но­сти элек­три­че­ско­го поля?

Элек­тро­ны, вы­ле­тев­шие в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии оси ОХ под дей­стви­ем света с ка­то­да фо­то­эле­мен­та, по­па­да­ют в элек­три­че­ское и маг­нит­ное поля (см. ри­су­нок). Какой долж­на быть ра­бо­та вы­хо­да A с по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да, чтобы в мо­мент по­па­да­ния самых быст­рых элек­тро­нов в об­ласть полей дей­ству­ю­щая на них сила была на­прав­ле­на вдоль оси OY в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии? Ча­сто­та света Гц, на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля В/м, ин­дук­ция маг­нит­но­го поля Тл.

Элек­тро­ны, вы­ле­тев­шие в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии оси ОХ под дей­стви­ем света с ка­то­да фо­то­эле­мен­та, по­па­да­ют в элек­три­че­ское и маг­нит­ное поля (см. рис.). Какой долж­на быть ча­сто­та па­да­ю­ще­го света чтобы в мо­мент по­па­да­ния самых быст­рых элек­тро­нов в об­ласть полей дей­ству­ю­щая на них сила была на­прав­ле­на про­тив оси OY? Ра­бо­та вы­хо­да для ве­ще­ства ка­то­да 2,39 эВ, на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля ин­дук­ция маг­нит­но­го поля

Элек­тро­ны, вы­ле­тев­шие в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии оси ОХ под дей­стви­ем света с ка­то­да фо­то­эле­мен­та, по­па­да­ют в элек­три­че­ское и маг­нит­ное поля (см. ри­су­нок). Какой долж­на быть ча­сто­та па­да­ю­ще­го света чтобы в мо­мент по­па­да­ния самых быст­рых элек­тро­нов в об­ласть полей дей­ству­ю­щая на них сила была на­прав­ле­на в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии оси OY? Ра­бо­та вы­хо­да для ве­ще­ства ка­то­да 2,39 эВ, на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля В/м, ин­дук­ция маг­нит­но­го поля Тл.

Элек­тро­ны, вы­ле­тев­шие в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии оси ОХ под дей­стви­ем света с ка­то­да фо­то­эле­мен­та, по­па­да­ют в элек­три­че­ское и маг­нит­ное поля (см. ри­су­нок). Какой долж­на быть на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля E, чтобы самые быст­рые элек­тро­ны от­кло­ня­лись в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии оси OY? Ра­бо­та вы­хо­да для ве­ще­ства ка­то­да 2,39 эВ, ча­сто­та света Гц, ин­дук­ция маг­нит­но­го поля Тл.

За­ко­ны фо­то­эф­фек­та, как вы­яс­ни­лось не­дав­но, не имеют аб­со­лют­но­го ха­рак­те­ра. В част­но­сти, это ка­са­ет­ся «крас­ной гра­ни­цы фо­то­эф­фек­та». Когда по­яви­лись мощ­ные ла­зер­ные ис­точ­ни­ки света, ока­за­лось, что за счет не­ли­ней­ных эф­фек­тов в среде воз­мож­но так на­зы­ва­е­мое мно­го­фо­тон­ное по­гло­ще­ние света, при ко­то­ром закон со­хра­не­ния энер­гии (фор­му­ла Эйн­штей­на для фо­то­эф­фек­та) имеет вид:

Какое ми­ни­маль­ное число n фо­то­нов ру­би­но­во­го ла­зе­ра с дли­ной волны долж­но по­гло­тить­ся, чтобы из воль­фра­ма с ра­бо­той вы­хо­да был выбит один фо­то­элек­трон?

В ва­ку­у­ме на­хо­дят­ся два по­кры­тых каль­ци­ем элек­тро­да, к ко­то­рым под­клю­чен кон­ден­са­тор ем­ко­стью 4000 пФ. При дли­тель­ном осве­ще­нии ка­то­да све­том фо­то­ток, воз­ник­ший вна­ча­ле, пре­кра­ща­ет­ся, а на кон­ден­са­то­ре по­яв­ля­ет­ся заряд, рав­ный 3,3·10^–10 Кл. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из каль­ция со­став­ля­ет 4,42·10^–19 Дж. Опре­де­ли­те длину волны света, осве­ща­ю­ще­го катод. Элек­тро­ем­ко­стью си­сте­мы элек­тро­дов по срав­не­нию с элек­тро­ем­ко­стью кон­ден­са­то­ра пре­не­бречь.

Фотон с дли­ной волны, со­от­вет­ству­ю­щей крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та, вы­би­ва­ет элек­трон из ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки (ка­то­да) со­су­да, из ко­то­ро­го от­ка­чан воз­дух. Элек­трон раз­го­ня­ет­ся од­но­род­ным элек­три­че­ским полем на­пря­жен­но­стью До какой ско­ро­сти элек­трон раз­го­нит­ся в этом поле, про­ле­тев путь ? Ре­ля­ти­вист­ские эф­фек­ты не учи­ты­вать.

В ва­ку­у­ме на­хо­дят­ся два каль­ци­е­вых элек­тро­да, к ко­то­рым под­клю­чен кон­ден­са­тор ем­ко­стью 4000 пФ. При дли­тель­ном осве­ще­нии ка­то­да све­том фо­то­ток между элек­тро­да­ми, воз­ник­ший вна­ча­ле, пре­кра­ща­ет­ся, а на кон­ден­са­то­ре по­яв­ля­ет­ся заряд 5,5 · 10⁻⁹ Кл. «Крас­ная гра­ни­ца» фо­то­эф­фек­та для каль­ция λ₀ = 450 нм. Опре­де­ли­те ча­сто­ту све­то­вой волны, осве­ща­ю­щей катод. Ем­ко­стью си­сте­мы элек­тро­дов пре­не­бречь.

Не­боль­шой уеди­нен­ный ме­тал­ли­че­ский шарик долго об­лу­ча­ли в ва­ку­у­ме све­том с дли­ной волны λ  =  300 нм, в ре­зуль­та­те чего он за­ря­дил­ся и при­об­рел по­тен­ци­ал φ  =  2,23 В. Чему равна ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­на из этого ме­тал­ла? Ответ вы­ра­зи­те в элек­трон-⁠воль­тах.

Фо­то­ка­тод с ра­бо­той вы­хо­да 4,42 ∙ 10^–19 Дж осве­ща­ет­ся мо­но­хро­ма­ти­че­ским све­том. Вы­ле­тев­шие из ка­то­да элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное маг­нит­ное поле с ин­дук­ци­ей 4 ∙ 10^–4 Тл пер­пен­ди­ку­ляр­но ли­ни­ям ин­дук­ции этого поля и дви­жут­ся по окруж­но­стям. Мак­си­маль­ный ра­ди­ус такой окруж­но­сти 10 мм. Ка­ко­ва ча­сто­та па­да­ю­ще­го света?

При уве­ли­че­нии в 2 раза ча­сто­ты света, па­да­ю­ще­го на по­верх­ность ме­тал­ла, за­пи­ра­ю­щее на­пря­же­ние для вы­ле­та­ю­щих с этой по­верх­но­сти фо­то­элек­тро­нов уве­ли­чи­лось в 3 раза. Пер­во­на­чаль­ная длина волны па­да­ю­ще­го света была равна 250 нм. Ка­ко­ва ча­сто­та, со­от­вет­ству­ю­щая «крас­ной гра­ни­це» фо­то­эф­фек­та для этого ме­тал­ла?

Ча­сто­та крас­ной гра­ни­цы фо­то­эф­фек­та для калия равна 5,33 · 10¹⁴ Гц. Если дру­гой ме­талл об­лу­чить све­том с такой же дли­ной волны, то ки­не­ти­че­ская энер­гия вы­ле­тев­ших элек­тро­нов будет в 3 раза мень­ше ра­бо­ты вы­хо­да для этого ве­ще­ства. Чему равна ча­сто­та крас­ной гра­ни­цы фо­то­эф­фек­та для не­из­вест­но­го ме­тал­ла?

На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти фо­то­то­ка из ме­тал­ли­че­ской пла­сти­ны от ве­ли­чи­ны за­пи­ра­ю­ще­го на­пря­же­ния. Мощ­ность па­да­ю­ще­го из­лу­че­ния со­став­ля­ет 0,21 Вт. Чему равна ча­сто­та фо­то­нов, если из­вест­но, что в сред­нем каж­дые 30 фо­то­нов, па­да­ю­щих на ме­тал­ли­че­скую пла­стин­ку, вы­би­ва­ют один элек­трон.

На ме­тал­ли­че­скую пла­сти­ну с ра­бо­той вы­хо­да элек­тро­нов рав­ной 3,75 эВ па­да­ет свет. После того как элек­трон по­ки­нул пла­сти­ну, он по­па­да­ет в элек­три­че­ское поле с на­пря­жен­но­стью E = 10 В/см. Мак­си­маль­ное рас­сто­я­ние, на ко­то­рое элек­трон может уда­лить­ся от пла­сти­ны, равно d = 1,35 мм. Найти ча­сто­ту па­да­ю­ще­го света.

В опыте по изу­че­нию фо­то­эф­фек­та свет ча­сто­той ν = 6,1 · 10¹⁴ Гц па­да­ет на по­верх­ность ка­то­да, в ре­зуль­та­те чего в цепи воз­ни­ка­ет ток. Гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока I от на­пря­же­ния U между ано­дом и ка­то­дом при­ве­ден на ри­сун­ке. Ка­ко­ва мощ­ность па­да­ю­ще­го света P, если в сред­нем один из 20 фо­то­нов, па­да­ю­щих на катод, вы­би­ва­ет элек­трон?

Катод из ни­о­бия об­лу­ча­ют све­том ча­сто­той со­от­вет­ству­ю­щей крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та для гер­ма­ния. При этом мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия вы­ле­тев­ших фо­то­элек­тро­нов в два раза мень­ше, чем ра­бо­та вы­хо­да для ни­о­бия. Най­ди­те ча­сто­ту крас­ной гра­ни­цы фо­то­эф­фек­та для ни­о­бия.

Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на об­лу­ча­ет­ся в ва­ку­у­ме све­том с дли­ной волны, рав­ной 200 нм. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из дан­но­го ме­тал­ла A_вых  =  3,7 эВ. Вы­ле­та­ю­щие из пла­сти­ны фо­то­элек­тро­ны по­па­да­ют в элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­стью Е  =  260 В/м, при­чем век­тор на­пря­жен­но­сти пер­пен­ди­ку­ля­рен по­верх­но­сти пла­сти­ны и на­прав­лен к этой по­верх­но­сти. Из­ме­ре­ния по­ка­за­ли, что на не­ко­то­ром рас­сто­я­нии L от пла­сти­ны мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов равна W  =  15,9 эВ. Опре­де­ли­те зна­че­ние L/

Ча­сти­ца мас­сой m  =  4 · 10^–10 кг с по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом q  =  10^–8 Кл вле­та­ет с на­чаль­ной ско­ро­стью в об­ласть про­стран­ства 1 ши­ри­ной d  =  20 см, в ко­то­рой со­зда­но од­но­род­ное маг­нит­ное поле с ин­дук­ци­ей B  =  1 Тл. На­чаль­ная ско­рость ча­сти­цы на­прав­ле­на пер­пен­ди­ку­ляр­но гра­ни­це об­ла­сти 1. После вы­ле­та из об­ла­сти 1 ча­сти­ца по­па­да­ет в не­по­сред­ствен­но гра­ни­ча­щую с ней про­тя­жен­ную об­ласть 2, в ко­то­рой со­зда­но од­но­род­ное элек­тро­ста­ти­че­ское поле на­пря­жен­но­стью E  =  5 В/м. На­прав­ле­ния линий маг­нит­но­го и элек­три­че­ско­го полей в об­ла­стях 1 и 2 по­ка­за­ны на ри­сун­ке. На каком рас­сто­я­нии от точки M по­па­да­ния в об­ласть 1 ча­сти­ца вы­ле­тит из нее, дви­га­ясь в про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нии, прой­дя об­ла­сти обоих полей?

Длин­ная мед­ная про­во­ло­ка диа­мет­ром на­мо­та­на плот­но, виток к витку, на очень лег­кий ци­лин­дри­че­ский кар­кас диа­мет­ром Число вит­ков равно тол­щи­ной изо­ля­ции про­во­ло­ки можно пре­не­бречь. По­лу­чив­ша­я­ся ка­туш­ка под­ве­ше­на на оди­на­ко­вых жест­ких вер­ти­каль­ных про­во­дя­щих вы­во­дах, при­со­еди­нен­ных к кон­цам об­мот­ки. В ис­ход­ном по­ло­же­нии ось кар­ка­са го­ри­зон­таль­на, плос­ко­сти вит­ков вер­ти­каль­ны. Вы­во­ды могут при­со­еди­нять­ся к иде­аль­ной ба­та­рей­ке с ЭДС через ключ. На какой угол от­кло­нит­ся после за­мы­ка­ния ключа плос­кость, в ко­то­рой лежит ось ка­туш­ки с вы­во­да­ми, если вся си­сте­ма на­хо­дит­ся в вер­ти­каль­ном маг­нит­ном поле с ин­дук­ци­ей Удель­ное со­про­тив­ле­ние меди плот­ность меди

Ука­за­ние: Каж­дый виток ка­туш­ки на самом деле не яв­ля­ет­ся плос­ким. Но его можно мо­дель­но пред­ста­вить в виде круг­ло­го плос­ко­го коль­ца, пер­пен­ди­ку­ляр­но­го оси ка­туш­ки. Это коль­цо раз­ре­за­но в не­ко­то­рой точке и со­еди­не­но слева и спра­ва с та­ки­ми же со­сед­ни­ми раз­ре­зан­ны­ми коль­ца­ми при по­мо­щи ко­рот­ких от­рез­ков про­во­да дли­ной при­чем все эти от­рез­ки про­во­да на­прав­ле­ны вдоль оси ка­туш­ки (см. ри­су­нок, в ниж­ней части ко­то­ро­го по­ка­за­ны места раз­ре­зов колец и ко­рот­кие го­ри­зон­таль­ные участ­ки про­во­да, со­еди­ня­ю­щие со­сед­ние коль­ца).