В 1887 году немецкий ученый Герц открыл влияние света на электрический разряд. Изучая искровой разряд, Герц обнаружил, что если освещать отрицательный электрод ультрафиолетовыми лучами, то разряд наступает при меньшем напряжении на электродах.

Далее было обнаружено, что при освещении светом отрицательно заряженной металлической пластинки, соединенной с электроскопом, стрелка электроскопа опускается. Это свидетельствовало о том, что освещаемая электрической дугой металлическая пластинка теряет свой отрицательный заряд. Положительный заряд металлическая пластинка при освещении не теряет.

Потеря металлическими телами при освещении их лучами света отрицательного получила название фотоэлектрический эффект или просто фотоэффект.

Явления изучалась с 1888 года и знаменитым русским ученым А. Г. Столетовым.

Изучение фотоэффекта Столетов производил при помощи установки, состоящей из двух небольших дисков. Сплошная цинковая пластинка и тонкая сетка устанавливались вертикально друг против друга, образуя конденсатор. Его пластинки соединялись с полюсами а затем освещались светом электрической дуги.

Свет свободно проникал через сетку на поверхность сплошного цинкового диска.

Столетов установил, что если цинковая обкладка конденсатора соединена с отрицательным полюсом источника напряжения (является катодом), то гальванометр, включенный в цепь, показывает ток. Если же катодом является сетка, то ток отсутствует. Значит, освещенная цинковая пластинка испускает отрицательно заряженные частички, которые и обусловливают существование тока в промежутке между ней и сеткой.

Столетов, изучая фотоэффект, физика которого была еще не раскрыта, брал для своих опытов диски из самых различных металлов: алюминиевые, медные, цинковые, серебряные, никелевые. Присоединяя их к отрицательному полюсу источника напряжения, он наблюдал, как под действием дуги в цепи его опытной установки возникал электрический ток. Такой ток называется фототоком.

При увеличении напряжения между обкладками конденсатора фототок увеличивался, достигая при некотором напряжении своего максимального значения, называемого фототоком насыщения.

Исследуя фотоэффект, физика которого неразрывно связана с зависимостью фототока насыщения от величины падающего на катодную пластину, Столетов установил следующий закон: величина фототока насыщения, будет прямо пропорциональна падающему на металлическую пластинку световому потоку.

Этот закон носит название Столетова.

В дальнейшем было установлено, что фототок - поток электронов, вырванный светом из металла.

Теория фотоэффекта нашла широкое практическое применение. Так были созданы устройства, в основе которых лежит это явление. Называются они фотоэлементами.

Светочувствительный слой - катод - покрывает почти всю внутреннюю поверхность стеклянного баллона, за исключением небольшого окошечка для доступа света. Анод же представляет собой проволочное кольцо, укрепленное внутри баллона. В баллоне - вакуум.

Если соединить кольцо с положительным полюсом батареи, а светочувствительный слой металла через гальванометр с отрицательным ее полюсом, то при освещении слоя надлежащим источником света в цепи появится ток.

Можно батарею выключить совсем, но и тогда мы будем наблюдать ток, только очень слабый, так как только ничтожная часть вырываемых светом электронов будет попадать на проволочное кольцо - анод. Для усиления эффекта необходимо напряжение порядка 80-100 в.

Фотоэффект, физика которого используется в таких элементах, можно наблюдать, используя любой металл. Однако большинство из них, такие, как медь, железо, платина, вольфрам, чувствительны только к Одни лишь щелочные металлы - калий, натрий и особенно цезий - чувствительны и к видимым лучам. Они-то и применяются для изготовления катодов фотоэлементов.

4. Фотоэффект практически безынерционен.

В методике изучения фотоэффекта можно выделить несколько этапов:

1. Знакомство учащихся с самим явлением фотоэффекта. Рассказ об истории его открытия (Г. Герц).

2. Рассказ о поиске закономерностей этого явления. Исследования.

3. Рассмотрение основных закономерностей фотоэффекта. Показ, вскрытие имеющихся трудностей - невозможность объяснить все законы фотоэффекта с известных уже учащимся позиций (волновой теории света).

4. Выдвижение гипотезы световых квантов. Рассказ о работе А. Эйнштейна. Уравнение фотоэффекта.

5. Объяснение всех закономерностей фотоэффекта с квантовых позиций:

6. Выводы квантовой теории о природе света.

7. Вакуумные и полупроводниковые фотоэлементы. Применение фотоэффекта в технике.

К пониманию явления фотоэффекта и его закономерностей лучше всего подвести школьников с помощью эксперимента. На первом уроке по теме обычно предлагают серию опытов:

1) Закрепленную на стержне электрометра хорошо очищенную цинковую пластину заряжают отрицательно и освещают потоком ультрафиолетовых лучей. Наблюдают разряд электрометра.

2) Разряд прекращается, если мы перекрываем поток лучей стеклом.

3) Если же сообщить пластине положительный заряд, то при таком же освещении разряд электрометра не наблюдается.

4) Разряд происходит тем быстрее, чем больше интенсивность света.

5) Заменив цинковую пластину медной (затем свинцовой), повторяют опыты при тех же условиях (освещенность, начальный заряд).

В ходе беседы последовательно обсуждают следующие вопросы: почему заряженная пластина может сохранять заряд в течение длительного времени? Какими способами можно разрядить пластину? Как объяснить быстрый разряд отрицательно заряженной пластины при ее освещении светом дуги? Будет ли при освещении ультрафиолетом так же разряжаться положительно заряженная цинковая пластина? Почему электрометр не обнаруживает изменения заряда в этом случае? Наблюдаем ли мы разряд медной пластины при тех же условиях опыта? Почему прекращается разряд отрицательно заряженной цинковой пластины, если свет от электрической дуги перекрыть стеклянной пластиной?

Проведенное обсуждение позволяет сделать выводы:

1. Под действием света разряжаются только отрицательно заряженные металлы. Следовательно, при некоторых условиях свет способен вырывать электроны из металлов. Это явление называют фотоэффектом. (Здесь же можно рассказать и об истории открытия фотоэффекта.)

2. Разряд начинается одновременно с началом освещения, следовательно, фотоэффект практически безынерционен. (Точные опыты показали, что время между началом облучения и началом фотоэффекта не превышает 10-9 с.)

3. Наличие фотоэффекта зависит от рода и обработки освещаемого металла и от спектрального состава излучения, скорость разряда зависит также и от падающей в единицу времени световой энергии.

Изучение закономерностей фотоэффекта продолжают на установке, позволяющей исследовать зависимость фототока от приложенного напряжения, интенсивности и спектрального состава излучения. Вначале экспериментально устанавливают существование тока насыщения, а затем - его зависимость от интенсивности падающего на катод света (первый закон фотоэффекта - закон Столетова).

По результатам эксперимента строят графики зависимости силы тока от интенсивности света и от напряжения.

После этого, освещая фотоэлемент светом определенной частоты, с помощью потенциометра "запирают" фотоэлемент и измеряют запирающее напряжение, что позволяет определить максимальную скорость вылетающих электронов.

Меняя светофильтры, получают при повторении опытов новые данные и убеждают учащихся в том, что скорость вылета электронов зависит от частоты падающего света и не зависит от интенсивности света (второй закон фотоэффекта).

Далее приступают к объяснению законов фотоэффекта. Само явление и то, что фототок насыщения прямо пропорционален падающей в единицу времени световой энергии - первый закон фотоэффекта, можно объяснить и с волновых позиций. Объяснение того, почему существует порог фотоэффекта (красная граница), почему максимальная начальная скорость (и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов) не зависит от интенсивности света, а определяется только его частотой (линейно возрастает с частотой), а также объяснение безынерционности фотоэффекта не может быть дано на основе волновой электромагнитной теории света. Ведь по этой теории вырывание электронов из металла является результатом их "раскачивания" в переменном электрическом поле световой волны. Но тогда и скорость и кинетическая энергия фотоэлектронов должны зависеть от амплитуды вектора напряженности Е электрического поля волны и, следовательно, от ее интенсивности, на "раскачку" электрона требуется время, эффект не может быть безынерционным. Несоответствие экспериментальных фактов сложившейся волновой теории света доказывало ее несостоятельность и требовало создания новой теории.

Далее рассказывают о том, что трудности в объяснении законов фотоэффекта были не единственной причиной создания новой теории. В 1900 г. М. Планк для объяснения теплового излучения вынужден был высказать, на первый взгляд, нелепую идею, что тело излучает энергию не непрерывно, а отдельными порциями (квантами). Эта идея противоречила сложившимся представлениям классической физики, где процессы и величины, их характеризующие, изменяются непрерывно. Эту непонятную и поэтому мало кем принятую идею в 1905 г. А. Эйнштейн использовал для объяснения законов фотоэффекта. Он пошел далее М. Планка и утверждал: свет не только испускается, но и распространяется и поглощается квантами.

Иначе говоря, поток монохроматического света, несущий энергию Е, представляет собой поток n частиц (названных позднее фотонами), каждый из которых обладает энергией h.

Энергия фотона пропорциональна частоте света. Чем больше частота (меньше длина волны) излучения, тем большую энергию несет каждый его фотон. Энергия фотонов длинноволнового излучения меньше.

Далее Эйнштейн предположил: каждый фотон взаимодействует не со всем веществом, на которое падает свет, и даже не с атомом в целом, а с отдельным электроном атома. Фотон отдает свою энергию электрону, а электрон, получив энергию, вырывается из металла с определенной кинетической энергией. На основе закона сохранения энергии можно записать следующее уравнение для элементарного акта взаимодействия фотона с электроном:

После этого объясняют экспериментальные законы фотоэффекта с точки зрения квантовой теории. Сила фототока насыщения равна числу электронов, вылетающих за единицу времени с освещаемой поверхности; интенсивность света - числу ежесекундно падающих фотонов. Так как каждый фотон может выбить с поверхности металла лишь один электрон, то естественно, что сила фототока насыщения (число вырванных электронов) будет пропорциональна интенсивности света (числу падающих фотонов).

Важно при этом подчеркнуть, что наблюдают прямую пропорциональность, а не равенство, так как часть падающих на металл фотонов отражается, а из поглощенных фотонов не все вырывают из металла свободные электроны. Энергия части поглощенных фотонов превращается во внутреннюю энергию металла. Поэтому отношение числа электронов к числу падающих на металл фотонов значительно меньше единицы (для чистых металлов примерно в 1000 раз).

Далее объясняют, почему наибольшая кинетическая энергия фотоэлектронов зависит от частоты падающего света, а не от его интенсивности (второй закон фотоэффекта). Из уравнения Эйнштейна следует: так как для данного вещества работа выхода постоянна, то наибольшая кинетическая энергия фотоэлектронов пропорциональна частоте падающего света. Анализируют случай, когда энергия светового кванта численно равна работе выхода.

Следовательно, вся энергия фотона идет на совершение работы выхода и скорость электронов равна нулю. Красная граница фотоэффекта зависит только от работы выхода, т. е. от химической природы металла, и может лежать на любом участке оптического диапазона. Для каждого вещества есть определенная длинноволновая граница фотоэффекта (третий закон фотоэффекта).

Таким образом, уравнение Эйнштейна объясняет все законы внешнего фотоэффекта. Оно позволяет вычислять скорости фотоэлектронов и определять наибольшую длину волны, при которой еще наблюдается явление фотоэффекта для данного вещества, а также вычислить работу выхода для конкретного металла.

После анализа уравнения Эйнштейна можно показать, как была осуществлена экспериментальная проверка этого уравнения. Она состояла в определении постоянной Планка из результатов опыта.

Так как работа выхода для данного вещества - величина постоянная, то кинетическая энергия фотоэлектрона является линейной функцией частоты излучения, падающего на фотоэлемент.

При практическом проведении таких измерений встретились большие трудности. Первые тщательные измерения постоянной Планка этим методом были проведены в 1915 г. Р. Милликеном. Он получил значение, близкое к тому, какое было уже известно из теории теплового излучения.

В нашей стране в 1928 г. опытами и была подтверждена линейная зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света и получено значение постоянной Планка.

Для закрепления уравнений Эйнштейна решают задачи на вычисление скорости и энергии электронов, красной границы фотоэффекта, работы выхода.

ЭФФЕКТ КОМПТОНА

Формирование представлений о фотоне, начатое при изучении: фотоэффекта, продолжают при изучении последующих вопросов курса - эффекта Комптона, давления света, химического действия света.

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, n 0 = 6,0×10 14 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 n 2 = 750 ТГц запираю­щее напряжение U 32 = 2,0 В, а при освещении красным светом с частотой n 1 = 390 ТГц запира­ющее напряжение U 31 = 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 l 1 = 0,40 мкм выбитые светом электроны полностью задерживаются разностью потенциалов (запирающим напряжением) U 1 = = 2,0 В. Чему равно запирающее напряжение U 2 при освещении того же металла красным светом с длиной волны l 2 = 0,77 мкм?

403. По поверхности воды в озере волна распростра­няется со скоростью 6 м/с. Каковы период и частота колебаний бакена, если длина волны 3 м?

404. Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совер­шил на волнах 20 колебаний, а расстояние между сосед­ними горбами волны 1,2 м. Какова скорость распростра­нения волн?

405. На поверхности воды распространяется волна со скоростью 2,4 м/с при частоте колебаний 2 Гц. Какова разность фаз в точках, лежащих на одном луче и отстоя­щих друг от друга на 10, 60, 90, 120 и 140 см?

406. Расстояние между гребнями волн в море 5 м. При встречном движении катера волна за 1 с ударяет о корпус катера 4 раза, а при попутном - 2 раза. Найдите ско­рости катера и волны, если известно, что скорость катера больше скорости волны.

407. Длина звуковой волны в воздухе для самого низкого мужского голоса достигает 4,3 м, а для самого высокого женского голоса - 25 см. Найдите частоту коле­баний этих голосов.

408. Частотный диапазон рояля от 90 до 9000 Гц. Найти диапазон длин звуковых волн в воздухе.

409. Во время грозы человек услышал гром через 15 с после вспышки молнии. Как далеко от него произо­шел разряд?

410. Когда наблюдатель воспринимает по звуку, что самолет находится в зените, он видит его под углом к горизонту. С какой скоростью летит самолет?

411. Мотоциклист, движущийся по прямолинейному участку дороги, увидел, как человек, стоящий у дороги, ударил стержнем по висящему рельсу, а через 2 с услы­шал звук. С какой скоростью двигался мотоциклист, ес­ли он проехал мимо человека через 36 с после начала наблюдения?

412. Расстояние до преграды, отражающей звук, 68 м. Через сколько времени человек услышит эхо?

Часть 2. Квантовая и атомная физика

§ 21. Примеры решения задач на тему «Квантовая и атомная физика»

Задача 1. Если поочередно освещать поверхности металла излучением с длинами волн 350 и 540 нм, то максимальные скорости фото­электронов будут отличаться в два раза. Определите работу вы­хода электрона для этого металла, красную границу фотоэффекта, величину задерживающего напряжения для второго случая.

Краткая запись условия задачи:
,
м,
м.

Найти: ,
,
.

Решение . Для решения этой задачивоспользуемся уравнением Эйнштейна для фотоэффекта, т. е.

Учитывая что
, получим:

(21.1)

Ввиду того, что поверхность металла освещали дважды, то запишем уравнение (21.1) сперва для , затем дляв виде системы:

Вычитая из верхнего уравнения нижнее, получим:

или с учётом

Следовательно,

(21.2)

Подставим (21.2) в одно из уравнений системы

Для нахождения красной границы фотоэффекта воспользуемся формулой:

Для нахождения запирающего напряжения используем условия запирания фототока:

(21.3)

Подставив (21 .2) в (21 .3) ,получим:

Следовательно,

(В)

Задача 2. Атом водорода при переходе из одного стационарного состояния в другое испускает последовательно два кванта с длинами волн =
м и 2 =
м. Определите измене­ние энергии атома водорода.

Краткая запись условия задачи: =
м, 2 =
м.

Найти:

Решение . Для решения этой задачи воспользуемся вторым постулатом Бора, т. е.

Учитывая что
, получим:

(21 .4)

По условию задачи атом водорода переходит из одного стационарного состояния в другое, испуская последовательно два кванта, т. е. сперва из состояния 3 в состояние 2:

(21 .5),

затем из состояния 2 в состояния 1:

(21 .6)

Складывая (21 .5) и(21 .6) получим:

Задачи для самоконтроля № 413 - 450

1. Фотоэффект. Применение фотоэффекта

413. Определите энергию фотонов, соответствующих наи­более длинным (= 0,75 мкм) и наиболее коротким(= = 0,4 мкм) волнам видимой части спектра.

414. Определите длину волны лучей, кванты которых имеют такую же энергию, что и электрон, пролетевший раз­ность потенциалов 4,1 В.

415. При какой длине электромагнитной волны энергия фотона была бы равна 6,21 эВ?

416. Каков импульс фотона, энергия которого равна
Дж?

417. Определите энергию и импульс фотона, длина волны которого 360 нм и соответствует ультрафиолетовому излучению.

418. Источник света мощностью 100 Вт испускает
фотонов за 1 с. Найдите среднюю длину волны излучения.

419. Рентгеновская трубка, работающая под напряже­нием 50 кВ при силе тока 2 мА, излучает
фотонов всекунду. Считая среднюю длину волны излучения равной 0,1 нм, найдите КПД трубки, т. е. определите, сколько процен­тов составляет мощность рентгеновского излучения от мощно­сти потребляемого тока.

420. Для определения минимальной длины волны в рентгеновском спектре пользуются формулой
(где- минимальная длина волны, нм, U - напряжение на трубке, кВ). Выведите эту формулу. Какова минимальная длина волны рентгеновского излучения, если анодное напря­жение трубки 20 кВ?

421. Возникнет ли фотоэф­фект в цинке под действием из­лучения, имеющего длину волны 0,45 мкм?

422. Какова максимальная скорость электронов, вырванных с поверхности платины при об­лучении ее светом с длиной вол­ны 100 нм?

423. Какое запирающее на­пряжение U 3 надо подать на за­жимы а и b (рис. 106) , чтобы электроны, вырванные ультра­фиолетовыми лучами с длиной волны = 0,1 мкм из вольфрамовой пластинки Р, не могли создать ток в цепи?

424. Для определения постоянной Планка была составлена цепь, показанная на рис . 107. Когда скользящий контакт потенциометра находится в крайнем левом положении, чувствительный гальванометр при освещении фотоэлемента регистрирует слабый фототок. Передвигая скользящий контакт вправо, постепенно увеличивают запирающее напряжение до тех пор, пока в цепи не прекратится фототок. При освещении фотоэлемента фиолетовым светом с частотой = 750 ТГц запирающее напряжение
= 2 В, а при освещении красным светом с частотой = 390 ТГц запирающее напряжение
= 0,5 В. Какое значение постоянной Планка было полу­чено?

425. В вакууме находятся две покрытые кальцием пластинки, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении одной из пластинок светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденса­торе появляется заряд
Кл. Работа выхода элект­ронов из кальция
Дж. Определите длину вол­ны света, освещающего пластинку.

426. Фотокатод, покрытый кальцием, освещает­ся светом с длиной волны 300 нм. Вылетевшие из катода электроны по­падают в однородное магнитное поле с индукцией
Тл перпенди­кулярно линиям индукции этого поля. Каков максимальный радиус ок­ружности, по которой движутся электроны?

42 7 . Фотоны, имеющие энергию 5 эВ, выбивают электроны с поверхности металла. Работа выхода электронов из металла равна 4,7 эВ. Какой максимальный импульс приобретает электрон при вылете с поверхности металла?

428. Отрицательно заряженная цинковая пластинка освещалась мо­нохроматическим светом длиной волны 300 нм. Красная грани­ца для цинка составляет 332 нм. Какой максимальный потен­циал приобретает цинковая пластинка?

429. До какого максимального заряда можно зарядить покрытый селеном шар радиусом
см, облучая его светом длиной волны 110 нм, если работа выхода из селена равна
Дж?

430. Работа выхода электронов из кадмия 4,08 эВ. Какими лучами нужно освещать кадмий, чтобы максимальная скорость выле­тающих электронов была
м/с?

431. К вакуумному фотоэлементу, у которого катод выполнен из це­зия, приложено запирающее напряжение 2 В. При какой длине волны падающего на катод света появится фототок?

432. Какая часть энергии фотона, вызывающего фотоэффект, расхо­дуется на работу выхода, если наибольшая скорость электронов, вырванных с поверхности цинка, составляет 10 6 м/с? Красная граница фотоэффекта для цинка соответствует длине волны 290 нм.

433. На поверхность металла падает поток излучения с длиной волны 0,36 мкм, мощность которого 5 мкВт. Определите силу фототока насыщения, если 5% всех падающих фотонов выбивают из ме­талла электроны.

434. При освещении поверхности некоторого металла фиолетовым светом с длиной волны 0,40 мкм выбитые светом электроны полностью задерживаются запирающим напряжением 2,0 В. Чему равно запирающее напряжение при освещении того же ме­талла красным светом с длиной волны 0,77 мкм?

435. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой
эВ, где
1, 2, 3, … При переходе атома из состоянияв состоянииатом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода,
нм. Чему равна максимально возможная скорость фотоэлектрона?

436. В микроволновую печь кладут литровый пакет с молоком, чтобы разогреть его от 20°С до 40°С. Печь дает электромагнитное излучение с длиной волны
м и за 1 с испускает примерно
фотонов. Сколь­ко времени будет длиться нагревание молока, если считать, что излуче­ние полностью поглощается молоком, его удельную теплоемкость принять равной удельной теплоемкости воды, теплоемкостью пакета можно пренебречь? Плотность молока равна 1030
.

437. Электроны, вылетевшие с катода фотоэлемента (с работой выхода ) под действием света горизонтально в северном направлении, попадают и электрическое и магнитное поля. Электрическое поле направлено гори­зонтально на запад, а магнитное - вертикально вверх (рис. 108 ). Какой должна быть работа выхода, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена на восток? Частота падающего на фотоэлемент света
Гц, напряжен­ность электрического поля 300 В/м, индукция магнитного поля 0,001 Тл.

438. Источник монохроматического света испускает ежесекундно
фотонов, вызывающих фотоэффект на металлической пластине с работой выхода электронов 1 эВ. При длительном освещении пластина заряжается до потенциала 0,9 В. Найдите мощность источника света.

439. Определите абсолютный показатель преломления среды, в которой свет с энергией фотонов
Дж имеет длину волы
м.

440. Для увеличения яркости изображения слабых источников света ис­пользуется вакуумный прибор - электронно-оптический преобразова­тель. В этом приборе фотоны, падающие на катод, выбивают из него фо­тоэлектроны, которые ускоряются разностью потенциалов
и бомбар­дируют флуоресцирующий экран, рождающий вспышку света при попада­нии на него каждого электрона. Длина волны падающего на катод света = 820 нм, а для света, излучаемого экраном, = 410 нм. Каково зна­чение
, если число фотонов на выходе прибора в N = 500 раз больше числа фотонов, падающих на катод? Считать, что один фотоэлектрон рож­дается при падении на катод в среднем 10 фотонов. Работу выхода элек­тронов А принять равной 1 эВ. Считать, что энергия электронов переходит в энергию света без потерь.

441. Фотон с длиной волны
см выбивает электрон из ме­таллической пластинки (катода) в сосуде, из которого отка­чан воздух. Работа выхода составляет 3 эВ. Электрон разго­няется постоянным электрическим полем до энергии, рав­ной энергии ионизации атома водорода (13,6 эВ), и ионизует атом. Какую минимальную энергию будет иметь ион водо­рода (протон), возникший в результате ионизации, когда, двигаясь в том же электрическом поле, он достигнет като­да? Начальную скорость протона считать равной нулю.