в каком излучении энергия фотонов имеет наименьшее значение

В каком излучении энергия фотонов имеет наименьшее значение

В каком из указанных ниже диапазонов электромагнитного излучения энергия фотонов имеет наибольшее значение?

1) в инфракрасном излучении

3) в ультрафиолетовом излучении

4) в рентгеновском излучении

Энергия фотона пропорциональна частоте: Следовательно, наибольшей энергией обладают фотоны с наибольшим значением частоты. Таким образом, из предложенных вариантов ответа наибольшей энергией обладают фотоны в диапазоне рентгеновского излучения.

Как нужно изменить длину световой волны, чтобы энергия фотона в световом пучке уменьшилась в 4 раза?

1) увеличить в 4 раза

2) увеличить в 2 раза

3) уменьшить в 2 раза

4) уменьшить в 4 раза

Энергия фотона: Учитывая связь получаем выражение для энергии фотона через длину волны: — энергия фотона обратно пропорциональна длине волны. Следовательно, для уменьшения энергии фотона в световом пучке в 4 раза необходимо увеличить длину световой волны в 4 раза.

Частота красного света примерно в 2 раза меньше частоты фиолетового света. Энергия фотона красного света по отношению к энергии фотона фиолетового света.

1) больше примерно в 4 раза

2) больше примерно в 2 раза

3) меньше примерно в 4 раза

4) меньше примерно в 2 раза

Энергия фотона пропорциональна частоте: Поскольку частота красного света примерно в 2 раза меньше частоты фиолетового света, энергия фотона красного света по отношению к энергии фотона фиолетового света также меньше примерно в 2 раза.

Чему равен импульс, переданный фотоном веществу при нормальном падении на поверхность, в случае поглощения фотона веществом и в случае его отражения?

1) в обоих случаях

2) в первом случае во втором —

3) в обоих случаях

4) в первом случае во втором —

При поглощении фотона веществом и при его отражении от вещества выполняется закон сохранения импульса. Импульс фотона по модулю равен В первом случае, при поглощении, фотон исчезает, а вещество получает импульс фотона Во втором случае, импульс фотона меняется на противоположный, а значит импульс фотона изменяется на величину по закону сохранения импульса вещество получит импульс, направленный в противоположную сторону, поэтому он равен

Источник

В каком излучении энергия фотонов имеет наименьшее значение

В каком из указанных ниже диапазонов электромагнитного излучения энергия фотонов имеет наибольшее значение?

1) в инфракрасном излучении

3) в ультрафиолетовом излучении

4) в рентгеновском излучении

Как нужно изменить длину световой волны, чтобы энергия фотона в световом пучке уменьшилась в 4 раза?

1) увеличить в 4 раза

2) увеличить в 2 раза

3) уменьшить в 2 раза

4) уменьшить в 4 раза

Частота красного света примерно в 2 раза меньше частоты фиолетового света. Энергия фотона красного света по отношению к энергии фотона фиолетового света.

1) больше примерно в 4 раза

2) больше примерно в 2 раза

3) меньше примерно в 4 раза

4) меньше примерно в 2 раза

Чему равен импульс, переданный фотоном веществу при нормальном падении на поверхность, в случае поглощения фотона веществом и в случае его отражения?

1) в обоих случаях

2) в первом случае во втором —

3) в обоих случаях

4) в первом случае во втором —

Источник

Квантовая физика

контрольная работа по теме «Квантовая физика»

Просмотр содержимого документа
«Квантовая физика»

Контрольная работа по теме «Световые кванты. Атомная физика»

Выбрать правильный ответ

1. Какие утверждения правильные?

1). Фотон существует только в движении. 2). Фотон является квантом электромагнитного поля. 3). Скорость фотона всегда равна скорости света.

А. только 1 Б.1и 2 В.2и 3 Г. 1,2 и 3

2. В каком из перечисленных ниже излучений энергия фотонов

имеет наибольшее значение?

А. инфракрасное Б. видимое В. ультрафиолетовое Г.рентгеновское

3. Фотоэффект — это явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит

А. вырывание нейтронов Б. вырывание протонов В. вырывание атомов Г. вырывание электронов

4. При фотоэффекте работа выхода электронов из металла зависит от

частоты падающего света Б. интенсивности падающего света В. химической природы металлов Г.кинетической энергии вырываемых электронов

5. При фотоэффекте кинетическая энергия вылетающих электронов равна половине работы выхода. При этом частота падающего излучения ν связана с частотой красной границы ν _кр соотношением:

6. Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца с их изменениями в правом столбце.

В опытах по фотоэффекту увеличили длину волны падающего света. При этом

интенсивность падающего света

скорость вырываемых электронов

работа выхода электронов из металла

число вырываемых электронов в единицу времени

7. Определите энергию фотона с длиной волны 440 нм (фиолетовый свет).

9. Фотокатод облучается светом с длиной волны 300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 450 нм. Какое напряжение нужно создать между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился?

Контрольная работа по теме «Световые кванты. Атомная физика»

Выбрать правильный ответ

1. Какие утверждения правильные?

1. Фотон существует только в покое. 2. Фотон обладает отрицательным электрическим зарядом. 3. Скорость фотона всегда равна скорости света.

А. только 1 Б.1и 2 В.только 3 Г. 2 и 3

2. В каком из перечисленных ниже излучений импульс фотонов

имеет наименьшее значение?

инфракрасное Б. видимое В. ультрафиолетовое Г.рентгеновское

3. Явление фотоэффекта

1. открыл Столетов, исследовал Эйнштейн 2. открыл Герц, исследовал Столетов 3. открыл Столетов, исследовал Герц 4. открыл Эйнштейн, исследовал Столетов

4. Кинетическая энергия электронов, выбиваемых из металлов

при фотоэффекте, зависит от

1.частоты падающего света 2. интенсивности падающего света

3. площади освещаемой поверхности 4. массы электрона

5. При фотоэффекте кинетическая энергия вылетающих электронов в 2 раза больше работы выхода. При этом частота падающего излучения v связана с частотой красной границы v_кр соотношением

6. Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца с их изменениями в правом столбце.

В опытах по фотоэффекту уменьшили частоту падающего света. При этом

частота красной границы фотоэффекта

интенсивность падающего света

скорость вырываемых электронов

работа выхода электронов из металла

7. Определить энергию фотона с длиной волны 300 нм.

8. Кинетическая энергия электрона, вылетающего из цезия, равна 2 эВ. Чему равна длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 1,8 эВ?

Чему равна частотная красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода?

Выбрать правильный ответ

1. Какие утверждения правильные?

1). Фотон существует только в движении.

2). Фотон является квантом электромагнитного поля.

3). Скорость фотона всегда равна скорости света.

А. только 1 Б.1и 2 В.2и 3 Г. 1,2 и 3

2. В каком из перечисленных ниже излучений энергия фотонов

имеет наибольшее значение?

3. Фотоэффект — это явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит

А. вырывание нейтронов Б. вырывание протонов

В. вырывание атомов Г. вырывание электронов

4. При фотоэффекте работа выхода электронов из металла зависит от

частоты падающего света

интенсивности падающего света

химической природы металлов

кинетической энергии вырываемых электронов

5. При фотоэффекте кинетическая энергия вылетающих электронов равна половине работы выхода. При этом частота падающего излучения ν связана с частотой красной границы ν _кр соотношением:

6. Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца с их изменениями в правом столбце.

В опытах по фотоэффекту увеличили длину волны падающего света. При этом

интенсивность падающего света

скорость вырываемых электронов

работа выхода электронов из металла

число вырываемых электронов в единицу времени

7. Определите энергию фотона с длиной волны 440 нм (фиолетовый свет).

9. Фотокатод облучается светом с длиной волны 300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 450 нм. Какое напряжение нужно создать между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился?

Контрольная работа по теме «Световые кванты. Атомная физика»

Выбрать правильный ответ

1. Какие утверждения правильные?

1. Фотон существует только в покое.

2. Фотон обладает отрицательным электрическим зарядом.

3. Скорость фотона всегда равна скорости света.

А. только 1 Б.1и 2 В.только 3 Г. 2 и 3

2. В каком из перечисленных ниже излучений импульс фотонов

имеет наименьшее значение?

3. Явление фотоэффекта

открыл Столетов, исследовал Эйнштейн

открыл Герц, исследовал Столетов

открыл Столетов, исследовал Герц

открыл Эйнштейн, исследовал Столетов

4. Кинетическая энергия электронов, выбиваемых из металлов

при фотоэффекте, зависит от

частоты падающего света

интенсивности падающего света

площади освещаемой поверхности

5. При фотоэффекте кинетическая энергия вылетающих электронов в 2 раза больше работы выхода. При этом частота падающего излучения v связана с частотой красной границы v_кр соотношением

6. Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца с их изменениями в правом столбце.

В опытах по фотоэффекту уменьшили частоту падающего света. При этом

частота красной границы фотоэффекта

интенсивность падающего света

скорость вырываемых электронов

работа выхода электронов из металла

7. Определить энергию фотона с длиной волны 300 нм.

8. Кинетическая энергия электрона, вылетающего из цезия, равна 2 эВ. Чему равна длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 1,8 эВ?

Источник

Фотоны

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: фотоны, энергия фотона, импульс фотона.

В результате исследования явлений, связанных с взаимодействием света и вещества (тепловое излучение и фотоэффект), физики пришли к выводу, что свет состоит из отдельных порций энергии — фотонов. Излучение света, его распространение и поглощение происходит строго этими порциями.

Фотоны обладают энергией и импульсом и могут обмениваться ими с частицами вещества (скажем, с электронами или атомами). При этом мы говорим о столкновении фотона и частицы. При упругом столкновении фотон меняет направление движения — свет рассеивается. При неупругом столкновении фотон поглощается отдельной частицей или совокупностью частиц вещества — так происходит поглощение света.

Словом, фотон ведёт себя как частица и поэтому — наряду с электроном, протоном, нейтроном и некоторыми другими частицами — причислен к разряду элементарных частиц.

Энергия фотона

Выражение для энергии фотона с частотой мы уже знаем:

Тогда вводят другую постоянную Планка «аш с чертой»:

Выражение (1) для энергии фотона примет вид:

Импульс фотона

Обладая энергией, фотон должен обладать и импульсом. Действительно, важнейшая формула теории относительности даёт связь энергии и импульса частицы:

Для фотона, имеющего нулевую массу, эта формула сводится к простому соотношению:

Отсюда для импульса фотона получаем:

Направление импульса фотона совпадает с направлением светового луча.

В видимом диапазоне наименьшими значениями энергии и импульса обладают фотоны красного света — у них самая маленькая частота (и самая большая длина волны). При движении в сторону фиолетового участка спектра энергия и импульс фотона линейно возрастают с частотой.

Давление света

Рич. 1. Давление света

Пусть — концентрация фотонов падающего света, то есть число фотонов в единице объёма.

При падении света на поверхность тела часть световой энергии отражается, а часть — поглощается. Пусть — коэффициент отражения света; величина показывает, какая часть световой энергии отражается от поверхности. Соответственно, величина — это доля падающей энергии, поглощаемая телом.

Как мы теперь знаем, энергия света пропорциональна числу фотонов. Поэтому можно написать, какое количество фотонов (из общего числа ) отразится от поверхности, а какое — поглотится ею:

Таким образом, от каждого фотона, входящего в световой поток, тело получает некоторый импульс. Вот простая и очевидная причина того, что свет оказывает давление на освещаемую поверхность.

Суммарный импульс, полученный телом от падающих фотонов, равен:

Давление света есть отношение этой силы к площади освещаемой поверхности:

Это и есть формула для давления света, теоретически выведенная Максвеллом (в рамках классической электродинамики) и экспериментально проверенная в опытах Лебедева.

Двойственная природа света

В результате рассмотрения всей совокупности оптических явлений возникает естественный вопрос: что же такое свет? Непрерывно распределённая в пространстве электромагнитная волна или поток отдельных частиц — фотонов? Теория и эксперименты приводят к заключению, что оба ответа должны быть утвердительными.

1. Явления интерференции и дифракции света, характерные для любых волновых процессов, не оставляют сомнений в том, что свет есть форма волнового движения материи.

Таким образом, мы должны признать: да, свет имеет волновую природу, свет — это электромагнитная волна.

2. Однако явления взаимодействия света и вещества (например, фотоэффект) указывают на то, что свет ведёт себя как поток отдельных частиц. Эти частицы — фотоны — ведут, так сказать, самостоятельный образ жизни, обладают энергией и импульсом, участвуют во взаимодействиях с атомами и электронами. Излучение света — это рождение фотонов.

Распространение света — это движение фотонов в пространстве. Отражение и поглощение света — это соответственно упругие и неупругие столковения фотонов с частицами вещества.

Все попытки истолковать указанные явления излучения и поглощения света в рамках волновых представлений классической физики окончились неудачей. Оставалось лишь согласиться с тем, что свет имеет корпускулярную природу (от латинского слова corpusculum — маленькое тельце, частица), свет — это совокупность фотонов, мчащихся в пространстве.

Таким образом, свет имеет двойственную, корпускулярно-волновую природу — он может проявлять себя то так, то эдак. В одних явлениях (интерференция, дифракция) на передний план выходит волновая природа, и свет ведёт себя в точности как волна. Но в других явлениях (фотоэффект) доминирует корпускулярная природа, и свет ведёт себя подобно потоку частиц.

Странно всё это, не правда ли? Но что поделать — так устроена природа. Мы, люди, живём среди макроскопических тел, и наше воображение оказалось не способным полноценно представить себе явления микромира.
Природа, однако, неизмеримо шире и богаче того, что может вместить в себя человеческое воображение. Признав это и руководствуясь не столько собственным воображением, сколько наблюдениями, результатами экспериментов и весьма изощрённой математикой, люди начали успешно создавать квантовую теорию микроскопических явлений и процессов.

О некоторых парадоксальных на первый взгляд — но тем не менее подтверждённых экспериментально! — выводах квантовой теории мы поговорим в следующем листке.

Источник

В каком излучении энергия фотонов имеет наименьшее значение

На рисунке изображена схема низших энергетических уровней атома. В начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией Согласно постулатам Бора с какой энергией данный атом может излучать фотоны? (Ответ дать в 10 −19 Дж.)

Согласно постулатам Бора, свет излучается при переходе атома на более низкие уровни энергии, при этом фотоны несут энергию, равную разности энергий начального и конечного состояний. Из приведенной здесь схемы видно, что фотон может излучиться только при переходе атома в состояние при этом его энергия будет равна

В таблице приведены значения энергии для второго и четвёртого энергетических уровней атома водорода.

Какой должна быть энергия фотона, при поглощении которого атом переходит со второго уровня на четвёртый? (Ответ дать в 10 −19 Дж.) −19 Дж

4) 6,81·10 −19 Джom answers—>

Для того, чтобы электрон перешёл со второго уровня на четвёртый под действием фотона, энергия фотона должна быть равна разности энергий четвёртого и второго энергетических уровней: −1,36 − (−5,45) = 4,09·10 −19 Дж.

В таблице приведены значения энергии для третьего и четвёртого энергетических уровней атома водорода.

Какой должна быть энергия фотона, при поглощении которого атом переходит с третьего уровня на четвёртый? (Ответ дать в 10 −19 Дж.) –19 Дж

4) 3,78·10 –19 Джom answers—>

Для того, чтобы электрон перешёл с третьего уровня на четвёртый под действием фотона, энергия фотона должна быть равна разности энергий четвёртого и третьего энергетических уровней: −1,36 − (−2,42) = 1,06·10 −19 Дж.

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой E_n = −13,6/n 2 эВ, где n = 1, 2, 3, …. При переходе атома из состояния Е₂ в состояние Е₁ атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, λ_кр = 300 нм. Чему равен максимально возможный импульс фотоэлектрона? (Ответ дать в 10 –24 кг·м/с, округлив до десятых.) Постоянную Планка принять равной 6,6·10 −34 Дж·с, а скорость света — 3·10 8 м/с.

При переходе атома из состояния в состояние атом испускает фотон с энергией:

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Условие связи красной границы фотоэффекта и работы выхода:

Электрон в атоме водорода переходит на вторую стационарную орбиту, испуская волны, длина которых равна 656 нм. С какой стационарной орбиты переходит этот электрон? Скорость света принять равной 3·10 8 м/с, а постоянную Планка — 4,1·10 −15 эВ·с.

Находим отсюда

Источник