a) Перечислите три доказательства фотоэлектрического эффекта для электромагнитного излучения в форме частиц

Светлячок_В_Траве

22

(a) Фотоэлектрический эффект может быть доказан через три основных эксперимента.
1) Эксперимент с фотоэлементом: В этом эксперименте фотоэлемент излучается светом разной длины волн и измеряется фототок, проходящий через фотоэлемент. Фототок - это количество электрического заряда, текущего через фотоэлемент. Эксперимент показывает, что фототок возникает только при определенной минимальной частоте света, называемой пороговой частотой. При частотах света ниже пороговой, фототок отсутствует. Этот эксперимент доказывает, что фотоэлектрический эффект возникает только при энергии фотона, достаточной для освобождения электронов из металла.

2) Зависимость фототока от интенсивности света: В этом эксперименте измеряется фототок при разной интенсивности света при постоянной частоте. Эксперимент показывает, что фототок прямо пропорционален интенсивности света. Это говорит о том, что интенсивность света определяет количество электронов, выходящих из металла при фотоэффекте.

3) Зависимость фототока от частоты света: В этом эксперименте измеряется фототок при разной частоте света при постоянной интенсивности. Эксперимент показывает, что фототок увеличивается с увеличением частоты света, но при достижении пороговой частоты фототок не увеличивается больше. Это указывает на то, что частота света определяет энергию фотонов и, следовательно, энергию электронов, высвобождаемых при фотоэффекте.

(b) (i) Для определения частоты света, испускаемого излучателем, мы можем использовать формулу: \[c = \lambda f\], где \(c\) - скорость света, \(\lambda\) - длина волны света и \(f\) - частота света.
Учитывая, что скорость света \(c\) равна приблизительно \(3 \times 10^8\) м/с, и длина волны света \(\lambda\) излучателя не дана, мы не можем точно определить частоту света, испускаемого излучателем, без дополнительной информации.

(ii) Для расчета скорости фотоэлектрона можно использовать формулу: \[E = \frac{{mv^2}}{2}\], где \(E\) - энергия фотоэлектрона, \(m\) - его масса и \(v\) - его скорость.
Однако, без конкретного значения энергии фотоэлектрона и его массы, невозможно точно рассчитать его скорость.

(iii) Энергия, необходимая для освобождения электрона, может быть рассчитана с использованием формулы: \[E = hf\], где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка и \(f\) - частота света.
Опять же, без точных значений энергии фотона и частоты света, мы не можем рассчитать энергию, необходимую для освобождения электрона.