Закон смещения Вина (изменение частоты и длины волны, которые соответствуют максимальной мощности излучения абсолютно черного тела)



Дата01.05.2016
Размер0.88 Mb.
ТипЗакон
5 Волновая и квантовая оптика 3 Тепловое излучение. Фотоэффект

Формула Планка для лучеиспускательной способности абсолютно черного тела:



Т – температура тела, k = 1,38.10-23 Дж/К – постоянная Больцмана, – скорость света в вакууме, – постоянная Планка

Закон смещения Вина (изменение частоты и длины волны, которые соответствуют максимальной мощности излучения абсолютно черного тела)



Здесь ; – частота волны, соответствующая максимальной мощности излучения абсолютно черного тела.

Здесь ; – длина волны, соответствующая максимальной мощности излучения абсолютно черного тела.

7. Закон Стефана-Больцмана: интегральная излучательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры

Здесь – постоянная Стефана-Больцмана, Т – абсолютная температура тела

Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта



Здесь А – работа выхода электрона, – постоянная Планка, ,

; , – максимальная скорость электрона при покидании поверхности металла.

Ф5.3.1-1


Абсолютно чёрное тело и серое тело имеют одинаковую температуру. При этом интенсивность излучения …

1. больше у абсолютно чёрного тела*

2. определяется площадью поверхности тела

3. одинаковая у обоих тел

4. больше у серого тела

Зависимость интегральной (полной) излучательной способности абсолютно черного тела от его температуры соответствует формуле: , где – постоянная Стефана-Больцмана. Если излучаемое тело не является абсолютно черным, то , где коэффициент k<1. Значит .

Ответ: 1

Ф5.3.2-1


Температура абсолютно чёрного тела увеличилась в два раза. При этом энергия излучения …

1. уменьшилась в 16 раз

2. уменьшилась в 4 раза

3. увеличилась в 16 раз*

4. увеличилась в 4 раза

Зависимость интегральной (полной) излучательной способности абсолютно черного тела от его температуры соответствует формуле: , где σ – постоянная Стефана-Больцмана. При увеличении температуры тела в 2 раза энергия его излучения увеличится в 24=16 раз.

Ответ: 3

Ф5.3.3-1


На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от частоты при различных температурах. Наибольшей температуре соответствует график…

1: 1

2: 3*

3: 2

Согласно закону смещения Вина , где νmax – частота, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда (прямо пропорциональная зависимость). Поэтому наибольшей температуре соответствует график 3, для которого νmax имеет максимальное значение.

Ответ: 2

Ф5.3.3-2


На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от частоты при различных температурах. Наименьшей температуре соответствует график…



1: 1*

2: 2

3: 3

Согласно закону смещения Вина , где νmax – частота, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда (прямо пропорциональная зависимость). Поэтому наименьшей температуре соответствует график 1, для которого νmax имеет минимальное значение.

Ответ: 1

Ф5.3.3-3


На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при различных температурах. Наибольшей температуре соответствует график…



1: 3*

2: 1

3: 2

Согласно закону смещения Вина , где λmax – длина волны, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда (обратно пропорциональная зависимость). Поэтому наибольшей температуре соответствует график 3, для которого λmax имеет минимальное значение.

Ответ: 1

Ф5.3.3-4


На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при различных температурах. Наименьшей температуре соответствует график…



1: 1*

2: 2

3: 3

Согласно закону смещения Вина , где λmax – длина волны, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда (обратно пропорциональная зависимость). Поэтому наименьшей температуре соответствует график 1, для которого λmax имеет максимальное значение.

Ответ: 1

Ф5.3.3-5




Правильный ответ 1.

Ф5.3.3-6




Правильный ответ 2.

Ф5.3.4-1


На рисунке показана кривая зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при T=6000K. Если температуру тела уменьшить в 4 раза, то длина волны, соответствующая максимуму излучения абсолютно чёрного тела …

1: увеличится в 2 раза

2: уменьшится в 2 раза

3: уменьшится в 4 раза

4: увеличится в 4 раза*

Согласно закону смещения Вина , где λmax – длина волны, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда . Следовательно, длина волны увеличится в 4 раза.

Ответ: 4

Ф5.3.4-2


На рисунке показана кривая зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при T=6000K. Если температуру тела уменьшить в 2 раза, то энергетическая светимость абсолютно черного тела уменьшится …



1: в 16 раз*

2: в 2 раза

3: в 4 раза

4: в 8 раз

Зависимость интегральной (полной) излучательной способности абсолютно черного тела от его температуры соответствует формуле: , где σ – постоянная Стефана-Больцмана. При уменьшении температуры тела в 2 раза энергия его излучения уменьшится в 24=16 раз.

Ответ: 1

Ф5.3.5-1


На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Если кривая 2 соответствует спектру излучения абсолютно черного тела при температуре 1500 К, то кривая 1 соответствует температуре (в К) …



1: 6000*

2: 3000

3: 1000

4: 750

Согласно закону смещения Вина , где λmax – длина волны, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда . После подстановки численных значений физических величин, известных по условию задания .

Ответ: 1

Ф5.3.5-2


На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Если кривая 1 соответствует спектру излучения абсолютно черного тела при температуре 6000 К, то кривая 2 соответствует температуре (в К) …



1: 1500*

2: 3000

3: 1000

4: 750

Согласно закону смещения Вина , где λmax – длина волны, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда . После подстановки численных значений физических величин, известных по условию задания .

Ответ: 1

Ф5.3.5-3


На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Если длина волны, соответствующая максимуму излучения, увеличилась в 4 раза, то температура абсолютно черного тела …



1: уменьшилась в 4 раза*

2: уменьшилась в 2 раза

3: увеличилась в 2 раза

4: увеличилась в 4 раза

Согласно закону смещения Вина , где λmax – длина волны, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда . Следовательно, температура уменьшилась в 4 раза.

Ответ: 1

Ф5.3.5-4


На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Если длина волны, соответствующая максимуму излучения, уменьшилась в 4 раза, то температура абсолютно черного тела …



1: увеличилась в 4 раза*

2: уменьшилась в 2 раза

3: увеличилась в 2 раза

4: уменьшилась в 4 раза

Согласно закону смещения Вина , где λmax – длина волны, соответствующая максимальному значению энергетической светимости rν. Тогда . Следовательно, температура увеличится в 4 раза.

Ответ: 1

Ф5.3.6-1


Явление испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения называется …

1. фотосинтезом

2. электризацией

3. фотоэффектом*

4. ударной ионизацией

Фотосинтез – это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов

Электризация – явление, при котором на поверхности и в объёме диэлектриков, проводников и полупроводников возникает и накапливается свободный электрический заряд.

Фотоэффект – это испускание электронов веществом под действием света.

Ударная ионизация — физическое явление, при котором «горячий» электрон или «горячая» дырка, набравшие достаточно высокую кинетическую энергию в сильном электрическом поле, ионизуют кристалл и создают в нем электронно-дырочную пару.

Ответ: 3

Ф5.3.7-1


На рисунке представлены две зависимости задерживающего напряжения U3 от частоты ν падающего света для внешнего фотоэффекта. Укажите верные утверждения.

1. Зависимости получены для двух различных металлов*

2. А2 < А1, где А1 и А2 – значения работы выхода электронов из соответствующего металла

3. С помощью этих зависимостей можно определить значение постоянной Планка*

Исходим из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: или . Отсюда . Кинетическая энергия электрона связана с задерживающим напряжением соотношением: , где – модуль заряда электрона. После подстановки получаем: . При υ=0 имеем: . Из графика видено: .

Исходя из последней формулы и графика функции, делаем следующие выводы:

- при одинаковой частоте задерживающее напряжение может быть различным только при различных работах выхода, что возможно только при исследовании двух различных металлов;

- из формулы видно, что чем больше значение работы выхода электрона из металла, тем меньше значение задерживающего потенциала (с учетом знака);

- в уравнение входит в качестве параметра значение постоянной Планка, которое можно вычислить по экспериментальным данным.

Выводы:


- зависимости получены для двух различных металлов;

- с помощью этих зависимостей можно определить значение постоянной Планка.



Ответ: 1, 3

Ф5.3.7-2


На рисунке представлены две зависимости задерживающего напряжения U3 от частоты ν падающего света для внешнего фотоэффекта.



Укажите верные утверждения.

1: Зависимости получены для двух различных металлов*

2: А2 > А1, где А1 и А2 – значения работы выхода электронов из соответствующего металла*

3: λо1 < λо2, где λо1 и λо2 – значения красной границы фотоэффекта для соответствующего металла

Исходим из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: или . Отсюда . Кинетическая энергия электрона связана с задерживающим напряжением соотношением: , где – модуль заряда электрона. После подстановки получаем: . При υ=0 имеем: . Из графика видено: . Для красной границы фотоэффекта при υ=0 () имеем:

.

Исходя из последней формулы и графика функции, делаем следующие выводы:

- при одинаковой частоте задерживающее напряжение может быть различным только при различных работах выхода, что возможно только при исследовании двух различных металлов;

- из формулы видно, что чем больше значение работы выхода электрона из металла, тем меньше значение задерживающего потенциала (с учетом знака);

- работа выхода электрона из металла обратно пропорциональна длине волны красной границы, то есть чем больше работа выхода электрона из металла, тем меньше длина волны красной границы.

Выводы:


- зависимости получены для двух различных металлов;

- .



Ответ: 1, 2

Ф5.3.7-3


На рисунке представлены две зависимости кинетической энергии фотоэлектронов Eк от частоты ν падающего света.


Укажите верные утверждения.


1: Зависимости получены для двух различных металлов*

2: С помощью этих зависимостей можно определить значение постоянной Планка*

3: А2 < А1, где А1 и А2 – значения работы выхода электронов из соответствующего металла

Исходим из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: или . Отсюда . При ν=0 имеем : .

Исходя из последней формулы и графика функции, делаем следующие выводы:

- при одинаковой частоте кинетическая энергия может быть различной только при различных работах выхода, что возможно только при исследовании двух различных металлов;

- из формулы видно, что чем больше значение работы выхода электрона из металла, тем меньше значение кинетической энергии;

- в уравнение входит в качестве параметра значение постоянной Планка, которое можно вычислить по экспериментальным данным.

Выводы:


- зависимости получены для двух различных металлов;

- с помощью этих зависимостей можно определить значение постоянной Планка.



Ответ: 1, 2

Ф5.3.7-4


На рисунке представлены две зависимости кинетической энергии фотоэлектронов Eк от частоты ν падающего света.


Укажите верные утверждения.


1: А2 > А1, где А1 и А2 – значения работы выхода электронов из соответствующего металла*

2: Угол наклона зависимостей 1 и 2 одинаков*

3: Зависимости получены для двух различных освещенностей одного металла

Исходим из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: или . Отсюда . При ν=0 имеем : .

Исходя из последней формулы и графика функции, делаем следующие выводы:

- при одинаковой частоте кинетическая энергия может быть различной только при различных работах выхода, что возможно только при исследовании двух различных металлов, на работу выхода не влияет освещенность металла;

- из формулы видно, что чем больше значение работы выхода электрона из металла, тем меньше значение кинетической энергии;

- в уравнение входит в качестве параметра значение постоянной Планка, которое является постоянным множителем при параметре ν, следовательно, именно постоянная Планка определяет угловой коэффициент графика функции.

Выводы:


- ;

- угол наклона зависимостей 1 и 2 одинаков.



Ответ: 1, 2

Ф5.3.8-1


На рисунке представлены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если Е – освещенность фотокатода, а ν – частота падающего на него света, то справедливо следующее утверждение…



1: *

2:

3:

4:

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта с учётом понятия запирающего напряжения:

.

При увеличении частоты света при той же работе выхода электрона и той же освещенности происходит увеличение скорости электрона, а, следовательно, и задерживающего напряжения. Сила тока насыщения при этом остается неизменной.

При увеличении освещенности при той же работе выхода и той же частоте скорость электроне не меняется, и не меняется задерживающий потенциал. Увеличивается количество вырванных электронов, а ,следовательно, и увеличивается сила тока насыщения.

Из графика видно, что , , значит .



Ответ: 1

Ф5.3.8-2


На рисунке представлены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если Е – освещенность фотокатода, а λ – длина волны падающего на него света, то справедливо следующее утверждение…



1: *

2:

3:

4:

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта с учётом понятия запирающего напряжения:

.

При увеличении частоты света при той же работе выхода электрона и той же освещенности происходит увеличение скорости электрона, а, следовательно, и задерживающего напряжения. Сила тока насыщения при этом остается неизменной.

При увеличении освещенности при той же работе выхода и той же частоте скорость электроне не меняется, и не меняется задерживающий потенциал. Увеличивается количество вырванных электронов, а, следовательно, и увеличивается сила тока насыщения.

Из графика видно, что , , значит .

Воспользовавшись формулой , получим .

Ответ: 1

Ф5.3.8-3


На рисунке представлены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если Е – освещенность фотокатода, а λ – длина волны падающего на него света, то справедливо следующее утверждение…



1: *

2:

3:

4:

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта с учётом понятия запирающего напряжения:

.

При увеличении частоты света при той же работе выхода электрона и той же освещенности происходит увеличение скорости электрона, а, следовательно, и задерживающего напряжения. Сила тока насыщения при этом остается неизменной.

При увеличении освещенности при той же работе выхода и той же частоте скорость электроне не меняется, и не меняется задерживающее напряжение. Увеличивается количество вырванных электронов, а, следовательно, и увеличивается сила тока насыщения.

Из графика видно, что , , значит .

Воспользовавшись формулой , получим .

Ответ: 1

Ф5.3.8-4


На рисунке представлены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если Е – освещенность фотокатода, а λ – длина волны падающего на него света, то справедливо следующее утверждение…



1: *

2:

3:

4:

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта с учётом понятия запирающего напряжения:

.

При увеличении частоты света при той же работе выхода электрона и той же освещенности происходит увеличение скорости электрона, а, следовательно, и задерживающего напряжения. Сила тока насыщения при этом остается неизменной.

При увеличении освещенности при той же работе выхода и той же частоте скорость электроне не меняется, и не меняется задерживающее напряжение. Увеличивается количество вырванных электронов, а, следовательно, и увеличивается сила тока насыщения.

Из графика видно, что , , значит .

Воспользовавшись формулой , получим .

Ответ: 1

Ф5.3.9-1


На графике представлена зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Из графика следует, что для частоты ν1 энергия падающего фотона равна …

1. 1 эВ

2. 3 эВ*

3. 4 эВ

4. 2 эВ

Исходим из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: или . Отсюда следует, что работа выхода равна взятой со знаком «минус» кинетической энергии электрона при частоте ν=0: Отсюда следует:

.

Ответ: 2

Ф5.3.10-1





1*

рентгеновского излучения

2

инфракрасного излучения

3

видимого излучения

4

ультрафиолетового излучения

Ф5.3.11-1



1*

количество выбитых электронов уменьшается, а их кинетическая энергия остаётся неизменной

2

количество выбитых электронов остаётся неизменным, а их кинетическая энергия уменьшается

3

количество выбитых электронов увеличивается, а их кинетическая энергия уменьшается

4

количество выбитых электронов и их кинетическая энергия увеличивается

5

количество выбитых электронов остаётся неизменным а их кинетическая энергия увеличивается

Ф5.3.11-2



1*

уменьшится в 4 раза

2

уменьшится в 15 раз

3

уменьшится в 2 раза

4

уменьшится в 4 раза

5

не изменится

Каталог: res -> fizika
res -> Мкб-10-Респираторные нарушения при болезнях, классифицирущихв других рубриках
res -> Программа «Ижевск здоровый город»
res -> Резолюция IV съезда токсикологов россии с международным участием
res -> Поиск «иван-чай» / 24. 10. 08 нашлось 2 млн страниц, 1200 картинок
res -> Средства физического воспитания
fizika -> 2 Молекулярная (статистическая) физика и термодинамика 3 Второе начало термодинамики. Энтропия. Циклы
fizika -> Лабораторная работа №10 Определение индуктивности соленоида 1
fizika -> 1. Найти энергию фотона: 1) красного ( = 0,700 мкм); 2) зеленого ( = 0,550 мкм); 3) фиолетового ( = 0,400 мкм); 4) инфракрасного ( = 10 мкм) излучений


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница