С1.1.В установке по наблюдению фотоэффекта свет от точечного источника S, пройдя через собирающую линзу, падает на фотокатод параллельным пучком. В схему внесли изменение: на место первоначальной линзы поставили другую того же диаметра, но с бóльшим фокусным расстоянием. Источник света переместили вдоль главной оптической оси линзы так, что на фотокатод свет снова стал падать параллельным пучком. Как изменился при этом (уменьшился или увеличился) фототок насыщения? Объясните, почему изменяется фототок насыщения, и укажите, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. 

С6-1. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ_о = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при запирающем напряжении между анодом и катодом U = 1,9 В. Определите длину волны λ.

С6-2. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ₀ = 290 нм. Фотокатод облучают светом с длиной волны λ = 220 нм. При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?

С6-3. В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластинка облучалась светом с длинами волн соответственно λ₁ = 350 нм и λ₂ = 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались в v₁ / v₂ = 2 раза. Какова работа выхода металла, из которого изготовлена пластинка? 

С6-4. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов ΔU = 5 В. Какова работа выхода А_вых, если максимальная энергия ускоренных электронов Е_e равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?  

С6-5. 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 А_вых = 2 эВ. Определите ускоряющую разность потенциалов U, если максимальная энергия ускоренных электронов Е_е равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла.

С6-6. Работа выхода электрона из металлической пластины А_вых = 3,68 • 10^-19 Дж. Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из пластины светом с частотой v = 7·10¹⁴ Гц?  

С6-7. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ₀ = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,9 В. Определите длину волны λ. 

С6-8. При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная частота падающего света была равна 0,75 • 10¹⁵ Гц. Какова длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла? 

С6-8. 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 ∆U = 15000 В и бомбардируют флуоресцирующий экран, рождающий вспышку света при попадании каждого электрона. Длина волны для падающего на катод света λ₁ = 820 нм, а для света, излучаемого экраном, λ₂ = 410 нм. Во сколько раз N прибор увеличивает число фотонов, если один фотоэлектрон рождается при падении на катод в среднем k = 10 фотонов? Работу выхода электронов А_вых принять равной 1 эВ. Считать, что энергия падающих на экран электронов переходит в энергию света без потерь. 

С6-10. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем с напряженностью E = 5•10⁴ В/м. Какой должна быть длина пути электрона S в электрическом поле, чтобы он разогнался до скорости, составляющей 10% от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывать. 

С6-11. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из фотокатода, помещённого в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряжённостью Е = 5·10⁴ В/м. До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь S = 5·10^-4 м? Релятивистские эффекты и силу тяжести не учитывать.  

С6-12. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов ΔU = 5В. Какова работа выхода А_вых, если максимальная энергия ускоренных электронов Ее равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла? 

С6-13. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q = 11 • 10^-9 Кл. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42 · 10^-19 Дж. Определите длину волны λ света, освещающего катод.

С6-14. Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси OX под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света ν, 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, напряжённость электрического поля 3•10² В/м, индукция магнитного поля 10⁻³ Тл. 

С6-14. Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси OX с катода фотоэлемента под действием света, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть напряжённость электрического поля Е, чтобы самые быстрые электроны отклонялись в положительном направлении оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, частота света 6,4•10¹⁴ Гц, индукция магнитного поля 10^-3 Тл. 

С6-15. Детектор полностью поглощает падающий на него свет длиной волны λ = 400 нм. Поглощаемая мощность Р = 1,1•10^–14 Вт. За какое время детектор поглотит N = 4•10⁵ фотонов? Ответ округлите до целых. 

С6-16. Источник в монохроматическом пучке параллельных лучей за время Δt = 8•10^–4 с излучает N = 5•10¹⁴ фотонов. Лучи падают по нормали на площадку S = 0,7 см² и создают давление P = 1,5•10^–5 Па. При этом 40% фотонов отражается, а 60% поглощается. Определите длину волны излучения. 

С6-17. Образец, содержащий радий, за 1 с испускает 3,7•10¹⁰ α-частиц. За 1 ч выделяется энергия 100 Дж. Каков средний импульс α-частиц? Масса α-частиц равна 6,7•10^–27 кг. Энергией отдачи ядер, γ-излучением и релятивистским эффектами пренебречь. 

С6-18. Свободный пион (π₀-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью V, которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два γ-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а другой – в противоположном направлении. Энергия одного кванта на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?