) max. 06 / ) )3 600 )2 60 )1 c 20 )2 25 )3 30 )4. K hf W است.

Transcript

1 0 اتمی فیزیک با آشنایی هفتم: فصل فوتوالکتریک پدیدهی - فوتون دوم: بخش فوتوالکتریک پدیدهی الکتروسکوپ یک کالهک به )فرابنفش( بلند بسیار موج طول و باال بس امد با نور هرگاه که ش د متوجه هرتز نوزدهم قرن اواخر در فلز سطح از الکترون شدن جدا آن علت میدانیم امروزه میشود. بار بدون الکتروسکوپ بتابد منفی بار با باردار مینامند. فوتوالکترون را شده جدا الکترونهای و میگویند فوتوالکتریک پدیدهی تابش اثر در فلز سطح از الکترون شدن جدا به کمک به توانست اینشتین ولی آورد. بهوجود کالس یکی نظریهی و تجربه بین را بس یاری تناقضهای فوتوالکتریک پدیدهی بررس ی این تاریخی بررس ی به ما توجیهکند. را پدیده این نور دربارهی کالس یک فیزیک دیدگاه در نظر تجدید و نور بودن ذرهای تئوری ار فوتوالکتریک اثر دربارهی اینشتین نظریهی هم انتها در میکنیم. مطرح را تناقضات و میرویم جلو قدم به قدم و میپردازیم پدیده میکنیم. بررسی را ساده مفهوم چند ابتدا میکنیم. بیان معناست چه به میدهیم«افزایش را شده تابیده نور»شدت :شسرپعبارت میگیریم بهره بسامد همان با 100 وات المپ از اکنون میکنیم استفاده 50 وات المپ از مثال برای اگر که معناست این :خساپبه بیشتر آن نور شدت که داشت خواهد قرمز نور بر تأثیری چه کالسیک فیزیک دیدگاه از قرمز مثال تکرنگی المپ نور شدت :شسرپافزایش وقتی مغناطیسی میدان و الکتریکی میدان دارای و الکترومغناطیسی امواج از بخشی نور کالسیک فیزیک دیدگاه :خساپدر میشوند. قویتر میدانها این مییابد افزایش نور شدت الکترون شدن جدا سبب عاملی چه کالسیک فیزیک دیدگاه از میتابد فلز سطح بر نور هنگامیکه باال پرسشهای به توجه :شسرپبا میشود فلز سطح از میکند وارد نیرو الکترون بر که هستند الکتریکی میدان دارای )نور( الکترومغناطیسی پرتوهای گردید بیان که :خساپهمانگونه میشود. جدا فلز سطح از الکترون باشد قوی E اگر و ( F = q E F = ee) نور بسامد برای مورد این در یا کند جدا فلز سطح از را الکترون میتواند نوری پرتو هر کالسیک فیزیک دیدگاه از :شسرپآیا دارد وجود محدودیتی فوتوالکتریک پدیدهی بتواند باید بسامدی هر با نوری هر و ندارد وجود محدودیتی نور بسامد برای کالسیک فیزیک دیدگاه :خساپاز بر میتواند نور و کرده قوی را آن الکتریکی میدان نور شدت افزایش با نشد پدیده این انجام به موفق نوری اگر دهد. انجام را نور شدت اگر میکند پیشبینی کالسیک فیزیک طرفی از کند. جدا فلز سطح از را الکترون و کند وارد بیشتری نیروی الکترون میشوند. جدا فلز سطح از و میکنند دریافت پرتوها از را شدن جدا برای الزم انرژی الکترونها دقیقه چند گذشت با باشد کم میکنند تأیید را کالسیک فیزیک دیدگاه آزمایشگاهی تجربههای :شسرپآیا شدن جدا در طرفی از میدهد. رخ نور تابیدن با همزمان فلز سطح از الکترون گسیل که میدهد نشان آزمایش :خساپخیر. ندارد. نقشی فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ در نور شدت و میزند را تعیینکننده و اول حرف که است نور بسامد این الکترون میدهد. رخ فلز سطح بر نور تابیدن با همزمان فلز سطح از الکترون گسیل میدهد نشان آزمایش ن 1 - هجیت میدهد نشان آزمایش اما دارد بستگی فلز بر فرودی نور ش دت به فوتوالکتریک پدیدهی انجام کالس یک فیزیک دیدگاه از 2- ندارد. بستگی نور شدت به فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ که میدهد نشان آزمایش اما ندارد بستگی فلز بر فرودی نور بسامد به فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ کالسیک فیزیک دیدگاه از 3- نآ که نمیدهد رخ پدیده شود کمتر حدی از فرودی نور بسامد اگر و دارد بستگی نور بسامد به فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ میدهند. نشان f 0 با و مینامند قطع بسامد را نیست. فوتوالکتریک پدیدهی توجیه به قادر کالسیک فیزیک 4-

2 447 پدیده در پرتو این نور شدت افزایش با شما نظر به دهد رخ فوتوالکتریک پدیدهی و باشد بیشتر f 0 از فرودی نور بسامد :شسرپاگر میدهد رخ تغییری چه شد. خواهد بیشتر شده جدا فوتوالکترونهای تعداد نور شدت افزایش با قطعا پس شود الکترون شدن جدا باعث میتواند :خساپپرتو وقایع بررس ی به گردید مش خص فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ در تجربی آزمایشهای و کالس یک فیزیک تناقضهای که حال میپردازیم. فوتوالکتریک پدیدهی دربارهی دیگر تاریخی قابل الکترون میدانیم کرد آشکار میتوان چگونه را فلز سطح از الکترون شدن :شسرپجدا است تشخیص قابل چگونه فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ بنابراین نیست مشاهده مدار یک کمک به فیزیکدانها اما نرسد شما و ما ذهن به پرسش این پاسخ :خساپشاید دادهاند. انجام را کار این فلز بر فرودی تابش اثر در جریان ایجاد و الکتریکی دو ش ده رس م کردهاند اس تفاده آن از فیزیکدانها که الکتریکی مدار )الف( ش کل در آمپرس نج میلی یک دارند. قرار هوا از خالی شیش های محفظهی یک در B و A فلزی الکترود دارد. وجود مدار در متغیر ولتاژ منبع یک و جریان عبور نمایش برای در آیا متصل مثبت قطب به B الکترود و منفی قطب به A الکترود )الف( شکل :شسرپدر میشود برقرار جریانی ولتاژ افزایش با آیا است برقرار جریانی مدار در حالت این خأل آنها بین و نیستند متصل هم به B و A الکترود زیرا ندارد. وجود جریانی :خساپقطعا دقت )البته داشت. نخواهد وجود جریانی نیز ولتاژ افزایش با و نمیشود برقرار جریانی و است افزایش با وگرنه ولت 30 یا 20 مثال است معمول حد در افزایشی ولتاژ افزایش از منظور کنید دهد رخ کاتدی پرتوهای المپ شبیه الکتریکی تخلیهی است ممکن V حدود در ولتاژ نداریم.( نیازی آن به ما که ( ) است بیشتر قطع بسامد از آن بسامد که نور چشمهی یک با حال B ma سطح بر پرتوهایی f > f 0 )ب([ ]شکل 1 بود. خواهیم مدار در جریان برقراری شاهد حالت این در میتابانیم. A الکترود چیست جریان برقراری :شسرپعلت از الکترونها یعنی میشود جریان برقراری باعث B و A بین ولتاژ و شده A الکترود سطح از الکترون شدن جدا سبب :خساپنور میشود. برقرار الکترونها حرکت جهت خالف در جریان مدار در و میروند B به A فوتوالکتریک پدیدهی دربارهی اینشتین نظریهی کرد: استوار پایه دو بر را خود نظریهی اینشتین کند. توجیه را فوتوالکتریک پدیدهی توانست نور بودن موجی نظریهی در نظر تجدید با اینشتین E = hf با: است برابر فوتون هر انرژی و است شده تشکیل فوتون نام به انرژی بستههای از نور 1- E = nhf با: است برابر فرودی تابش انرژی و است پالنک ثابت همان h و پرتو بسامد f رابطه این در نور فوتونهای تعداد n آن در که دارد. برهمکنش فوتون یک با تنها الکترون هر 2- الکترونها از بعضی است متفاوت الکترود به الکترونها وابستگی البته الزم انرژی فلز سطح از الکترون شدن جدا برای میدانیم دارند. نیاز کمتری انرژی شدن جدا برای و شلترند الکترونها از بعضی و چسبیدهاند فلز سطح به محکم )مینامیم. W 0 ) فلز کار تابع را فلز سطح از الکترون شدن جدا برای الزم انرژی کمینهی فلز سطح الکترون سستترین شدن جدا برای الزم انرژی واقع در و دارد بستگی فلز جنس به W 0 تذکر: فوتون یک انرژی و مییابد افزایش نور فوتونهای تعداد ) E = یابد( nhf افزایش f معین بسامد با نور شدت هرگاه اینشتین دیدگاه از نمیدهد. رخ پدیده ) hf < W 0 ) باشد کوچکتر فلز کار تابع از فوتون انرژی اگر و نمیکند تغییر آن ندارد. بستگی نور شدت به و دارد بستگی نور بسامد به فوتوالکتریک پدیدهی دادن نرخ هجیت میشود. جدا فلز از الکترون باشد کار تابع برابر فوتون انرژی اگر W = hf گویند. فلز قطع بسامد میدهد رخ فوتوالکتریک پدیدهی آن با که را بسامدی نکمترین هجیت 0 0 متغ ر ولتاژ منبع (الف) A را آن و نامیده قطع موج طول دهد انجام را فوتوالکتریک پدیدهی میتواند که )فلز( م جس بر فرودی موج طول بلندترین میدهند. نمایش λ 0 حرف با گویند. آند میکند گردآوری را کاتد از شده جدا الکترونهای که الکترودی به و کاتد میشود خارج الکترون آن از که الکترودی به که گرفتهایم فرا شیمی در 1-

3 448 لصف :متفه ییانشآ اب کیزیف یمتا رد فوتوالکترونها ) hf > W 0 ) شده بیشتر فلز کار تابع از فوتون انرژی ) f > f 0 ) باش د بیشتر فلز قطع بس امد از نور بس امد اگر الکترونی بنابراین است الکترون شدن جدا برای الزم انرژی کمترین W 0 میشوند. جنبشی انرژی دارای فلز سطح از شدن جدا هنگام hf W0 K m hf W0 > = میآورد. بهدست را جنبشی انرژی بیشترین است W 0 آن شدن جدا انرژی که هستند ( ) بیشینه جنبشی انرژی دارای فلز سطح از شده جدا فوتوالکترونهای تمام :شسرپآیا K m برای الزم انرژی یعنی است زیاد فلز سطح به آنها وابستگی که الکترونهایی است متفاوت فلز سطح به الکترونها وابستگی :خساپخیر K = hf W نوشت: میتوان آنها برای و داشت خواهند کمتری جنبشی انرژی است بیشتر W 0 از فلز سطح از آنها شدن جدا بسامد ولت الکترون /3 28 فوتوالکتریک پدیدهی یک در فوتوالکترونها ی جنبش انرژی ینه بیش و 5 ev فلزی کار تستتستتابع ( h = 4/ ev.) s است هرتز چند فلز بر فرودی نور ) )3 0/ ) )1 K hf W 15 f 15 f f max = / = / / = / = 2 10 Hz :خساپ درست )3( گزینهی بنابراین ( h= 6/ Js., c= 3 m ) است نانومتر چند آن قطع موج طول / J فلزی کار تستتستتابع s 06 / ) )3 600 )2 60 )1 W hf h c = 0= 3/ 3 10 = 6/ λ 0= 6 10 m = 60nm :خساپ λ0 λ0 درست )1( گزینهی بنابراین انرژی بیشینهی 5 ev A الکترود کار تابع میتابد. A فلز سطح بر Hz امد بس با تکرنگی نور زیر کل ش تستتستدر ( h ev.) s است ولت الکترون چند میرسند B الکترود به وقتی فوتوالکترونها جنبشی 15 )1 20 )2 25 )3 30 )4 K hf W max = = = 20 5 = 15 Kmax 15= ev A الکترود از جدایی لحظهی در فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه :خساپ مییابد. افزایش آنها جنبشی انرژی و دارند قرار B و A بین مثبت پتانسیل تأثیر تحت فوتوالکترونها K B K A = ev K B 15 = 10 K B= 25eV f = 2f Kmax = hf W0 K max > 2K max درست )3( گزینهی بنابراین کنید. بررسی را پدیده در تغییر زیر حالتهای از هریک در فوتوالکتریک پدیدهی در 6 6 کنیم. برابر دو را فلز بر فرودی نور بسامد الف( کنیم. برابر دو را فلز بر فرودی نور موج طول ب( کنیم. برابر دو را فلز بر فرودی نور شدت نور بسامد بودن ثابت با پ( :لحهارالف( میشود. بیشتر برابر دو از الکترونها جنبشی انرژی بیشینهی بنابراین

4 449 طول برابر فرودی نور موج طول اگر نمیدهد. رخ پدیده ش ود بیشتر قطع موج طول از فرودی نور موج طول اگر ب( بود. خواهد Kmax = 0 اما میدهد رخ پدیده شود قطع موج آنگاه: دهد رخ پدیده و باشد کمتر قطع موج طول از افزایش از پس فرودی نور موج طول اگر K hf W f 1 0 f K 1 max =, λ = 2λ = max < Kmax 2 2 فوتونهای تعداد ( E = nhf) اینشتین نظریهی بر بنا کنیم برابر دو را آن شدت فرودی نور بسامد بودن ثابت با اگر پ( یشبنج انرژی بیشینهی نور بسامد بودن ثابت با اما میشود. بیشتر شده جدا الکترونهای تعداد مییابد افزایش فرودی میماند. ثابت فوتوالکترونها فلز بر فرودی نور بسامد برحسب فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه نمودار ( Km f) که باشد راست خط باید Km f نمودار که است مشخص کامال K m = hf W 0 رابطهی به توجه با آزمایش مورد فلز جنس به خط این شیب کنید دقت اس ت. مبدأ از عرض W 0 و خط ش یب h آن در قطع بسامد برابر افقی محور با نمودار تالقی محل ندارد. بستگی شکل مطابق الکتریک فوتو پدیدهی در خاص فلزی به مربوط V0 f نمودار 7 7 ( h = eV.) s نمودارر این به توجه با کنید. حساب ولت - الکترون برحسب را کار تابع الف( است هرتز چند قطع بسامد ب( 10eV فرودی فوتون هر به مربوط انرژی اگر پ( است ولت چند متوقفکننده ولتاژ باشد و 1 V برابر متوقفکننده ولتاژ است Hz برابر فرودی نور بسامد که هنگامی نمودار به توجه با حلهارالف( : 1 ev فوتوالکترونها بیشینهی جنبشی انرژی K hf W max = = W0 W0= 7eV W0= hf0 7 = f0 f0= 1/ Hz ب( K m = hf W0 K m = 10 7 = 3eV K m = 3 V پ( فوتوالکتریک پدیدهی است کدام با متناسب فوتون انرژی دوم بخش چهارگزینهای پرسشهای محیط در انتشار سرعت 4( بسامد 3( دوره 2( موج طول 1( است مقدار کمترین دارای فوتونها انرژی نور رنگ کدام در آبی 4( سبز 3( نارنجی 2( بنفش 1( دارد بستگی نور ویژگی کدام به فوتوالکتریک اثر دادن رخ میتابد فلز سطح به نور که هنگامی هیچکدام 4( فلز سطح بر نور تابش زاویهی 3( نور شدت 2( نور بسامد 1( میشود برابر چند آن فوتون هر انرژی شود n شکست ضریب به شفافی محیط وارد خأل از تکرنگی نور پرتو اگر n 2 )4 نمیکند. تغییر )3 n 1 )2 n )1 که است ذرهای فوتون میکند. تغییر فوتون بسامد با خأل در آن سرعت 2( صفر آن به وابسته الکتریکی میدان 1( صفر آن به وابسته مغناطیسی میدان 4( صفر آن الکتریکی بار 3(

5 450 لصف :متفه ییانشآ اب کیزیف یمتا است گزینه کدام فوتوالکتریک اثر در کالسیک فیزیک پیشبینی دارد. بستگی فلز بر فرودی نور بسامد به فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ 1( ندارد. بستگی فلز بر فرودی نور شدت به فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ 2( دارد. بستگی فلز بر فرودی نور بسامد و فلز جنس به فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ 3( دارد. بستگی فلز بر فرودی نور شدت به فوتوالکتریک پدیدهی دادن رخ 4( فوتوالکتریک اثر در فلز یک قطع بسامد دارد. وارون نسبت فلز بر فرودی پرتوهای بسامد با 2( دارد. مستقیم نسبت فلز بر فرودی پرتوهای بسامد با 1( دارد. وارون نسبت فلز بر فرودی پرتوهای بسامد جذر با 4( ندارد. بستگی فلز بر فرودی پرتوهای بسامد به 3( )87 - تجربی )سراسری مییابد افزایش الکترونها فوتو جنبشی انرژی بیشینهی حالت کدام در فوتوالکتریک پدیدهی در یابد. کاهش فرودی نور موج طول 2( یابد. افزایش فرودی نور شدت 1( یابد. افزایش فرودی نور موج طول 4( یابد. کاهش فرودی نور شدت 3( همان بر فرودی نور بسامد اگر میشود. مشاهده فوتوالکتریک و میتابد فلز یک سطح به f 1 بسامد با نوری فوتوالکتریک آزمایش در شود نصف فلز شود. بیشتر برابر دو از K m 2( نشود. مشاهده فوتوالکتریک اثر است ممکن 1( میشود. نصف K m بیشینهی 4( شود. برابر دو K m است ممکن 3( نتیجه در مییابد. کاهش 400 nm به 500 nm از فلز بر فرودی تابش موج طول فوتوالکتریک آزمایش یک در مییابد. کاهش فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه 2( مییابد. افزایش فلز کار تابع 1( شود.. برابر 5 4 K m )4 مییابد. افزایش K m )3 بنفش نور شدت اگر میشوند. جدا فلز از مشخص خروج آهنگ و معین انرژی با الکترونهایی میتابانیم. بنفش نور فلزی سطح یک بر میکند تغییر چگونه چپ به راست از بهترتیب الکترونها خروج آهنگ و انرژی دهیم افزایش را میماند. تغییر بدون مییابد کاهش 2( میماند. تغییر بدون مییابد افزایش 1( مییابد. کاهش نمیکند تغییر 4( مییابد. افزایش نمیکند تغییر 3( میشود برابر چند فوتوالکترونها سرعت بیشینهی کنیم برابر دو را فلز بر فرودی نور شدت اگر فوتوالکتریک اثر یک در 1 2 )4 نمیکند. تغییر )3 2 )2 2 )1 دارد بستگی عامل کدام به میشود آن سطح از الکترون شدن جدا باعث که فلز بر فرودی نور موج طول بیشینهی جریان 4( فلز جنس 3( شده اعمال ولتاژ 2( نور شدت 1( مییابد افزایش فلزی الکترود سطح از الکترونها شدن جدا آهنگ دهیم افزایش را فرودی نور اگر فوتوالکتریک پدیدهی در چپ( به راست از )بهترتیب مییابد. افزایش فوتوالکترونها انرژی دهیم افزایش را فرودی نور اگر و شدت بسامد 4( شدت شدت 3( بسامد بسامد 2( بسامد شدت 1( دارد. بستگی به کار تابع فتوالکتریک پدیدهی در شده اعمال ولتاژ 2( فرودی نور موج طول 1( گرفته قرار تابش مورد که فلزی جنس 4( نور شدت 3( پدیده این آنکه برای نمیدهد. رخ فوتوالکتریک پدیدهی میتابانیم فلز بر λ موج طول با تکرنگی نور وقتی فوتوالکتریک آزمایش در 89( - تجربی )سراسری باشد مؤثر است ممکن عمل کدام دهد رخ کنیم. استفاده کمتر کار تابع با فلزی از 2( دهیم. افزایش را نور شدت 1( کنیم. استفاده λ از بزرگتر موج طول با تکرنگ نور از 4( دهیم. افزایش را نور تابش زمان 3( ار k رابطه کدام میشود. برابر k فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه شود برابر دو فرودی نور بسامد فوتوالکتریک پدیدهی در اگر میکند معرفی درست 3> k > 2 )4 2> k > 1 )3 k = 2 )2 k > 2 )1

6 451 پالنک ثابت و km نور )سرعت میباشد انرژی ژول 120 معادل نور این از فوتون چند میکرون /0 66 نوری موج طول s )87 - ریاضی )آزاد است.( 6/ Js ) ) ) )1 است کدام خأل در میکرومتر /0 موج 4 طول با مرئی نور فوتون به نانومتر 20 موج طول با X اشعهی فوتون انرژی نسبت 20 )4 0/2 )3 50 )2 5 )1 است عدد چند میشوند گسیل واتی 100 زرد المپ یک از ثانیه 16 در که فوتونهایی تعداد 2 ev زرد نور فوتون هر انرژی )92 - تجربی کشور از خارج )سراسری ( e= 1/ C) ) ) ) )1 فوتون چند دقیقه هر در المپ این وات 60 المپ تابشی توان میکند. گسیل نانومتر 400 موج طول با بنفش نور تکرنگ المپ یک ) ) )2 میکند گسیل )1 نور انتشار سرعت و h = / ev. s پالنک )ثابت است ولت - الکترون چند میکرون /0 موج 5 طول با نوری فوتون انرژی 90( - ریاضی )آزاد است.( /968 )4 2/484 )3 0/2484 )2 0/4968 )1 فوتون به وابسته انرژی و امواج موج طول میرویم قرمز ناحیهی طرف به فرابنفش ناحیهی از الکترومغناطیسی طیف مختلف موجهای در 90( - پزشکی )آزاد میکند پیدا تغییری چه ترتیب به آنها مییابد کاهش مییابد افزایش 2( مییابد افزایش مییابد افزایش 1( مییابد افزایش مییابد کاهش 4( مییابد کاهش مییابد کاهش 3( ( h = ev.) s است ولت الکترون چند فلز آن کار تابع هرتز 1015 فلزی برای قطع بسامد فوتوالکتریک پدیدهی در 87( - تجربی کشور از خارج )سراسری 4 )4 3 )3 2 )2 1 )1 ) 6/ Js. پالنک: ثابت و km نور: )سرعت است آنگستروم چند آن قطع موج طول /3 3eV فلزی کار تابع s 7200 ) ) ) )1 رب متر چند فلز سطح از شدن جدا هنگام فوتوالکترونها سرعت بیشینهی ولت /7 2 متوقفکننده ولتاژ فوتوالکتریک آزمایش در 3/ )4 3/ )3 km s ( me = kg, e = 1/ 6 10 (19C است ثانیه 1/ )2 1/ )1 بود خواهد ولت الکترون چند K m باشد 100 nm آن بر فرودی تابش موج طول اگر 5 ev فلز یک کار تابع ( c = 3 m, h = 4/ eV.) s s 2/3 )4 12/3 )3 5 )2 7/3 )1 جنبشی انرژی بیشینهی بتابانیم نانومتر 270 موج طول با نوری فلز آن بر فوتوالکتریک پدیدهی در اگر 2 ev فلزی کار تابع m 85( تجربی )سراسری ( h = 4/ eV., s c = 3 میشود ( ولت - الکترون چند فوتوالکترونها s 4/6 )4 3/4 )3 2/6 )2 1/4 )1

7 452 لصف :متفه ییانشآ اب کیزیف یمتا بیشینه بتابد فلز این سطح بر 200 nm موج طول به نور وقتی 300 nm برابر معین فلز یک در فوتوالکتریک اثر برای قطع موج طول m تغییر( با 86 - ریاضی )سراسری ( h = eV. s, c = 3 ) است ولت الکترون چند فوتوالکترونها جنبشی انرژی s 10 )4 5 )3 2 )2 1 )1 انرژی بیشینه میکرومتر( حسب )بر موج طول کدام ازای به 320 nm فلزی سطح یک فوتوالکتریک آزمایش در قطع موج طول m تغییر( با 88 - تجربی کشور از خارج )سراسری ( h = eV. s, c = 3 ) است ولت الکترون 0/25 برابر فوتوالکترونها جنبشی s 2 3 )4 1 3 )3 0/6 )2 0/3 )1 فوتوالکترونهای برای بیشینه جنبشی انرژی مقدار باشد قطع بسامد برابر 3 فلز این به تابشی بسامد اگر 1 ev فلزی کار تابع است ولت - الکترون چند فلز از خروجی 4 )4 3 )3 2 )2 1 )1 کدام هر λ و قطع موج طول باشد ولت 8 میتابد فلز این بر λ موج طول با که نوری برای قطع ولتاژ اگر 4 ev فلز یک کار تابع m 88( - ریاضی کشور از خارج )سراسری ( c = 3, h = eV.) s است نانومتر چند s 300 و 400 )4 200 و 300 )3 100 و 300 )2 100 و 200 )1 ولت الکترون 2 برابر فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی باشد 04µ / m تابشی نور موج طول هنگامیکه فوتوالکتریک آزمایش یک در 06µ / m مقدار به را تابشی نور موج طول هرگاه و است است ولت - الکترون چند است گرفته انجام آن با آزمایش این که فلزی کار تابع میگردد. ولت الکترون 1 برابر فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی برسانیم 1/2 )4 0/8 )3 0/6 )2 1 )1 پالنک ثابت اگر میتابد. است ولت - الکترون 2/5 آن کار تابع که فلزی سطح به هرتز 8 / بسامد با الکترومغناطیسی تابش 90( - تجربی )سراسری است ولت - الکترون چند فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی باشد ev. s 5/9 )4 3/4 )3 1/1 )2 0/9 )1 موج طول به نوری با وقتی فلزها این از یک کدام ولت - الکترون 4/37 و 4/24 2/26 ترتیب به C و B A فلز سه کار تابع m )87 - ریاضی )سراسری ( h = 4/ eV. s, c = 3 ) کرد خواهد گسیل فوتوالکترون شود روشن λ=600nm s فلز سه از یک هیچ 4( فلز سه هر 3( B 2( A 1( 500 nm قطع موج طول اگر میتابد. فلزی الکترود بر هرتز 7 / بسامد با تکرنگی نور فوتوالکتریک آزمایش در پالنک ثابت و تغییر( با 89 - ریاضی )سراسری است ولت الکترون چند فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی باشد ev. s 6 )4 3 )3 2/4 )2 0/6 )1 h = ev. s ( شود K m 4= ev تا باشد نانومتر چند فرودی نور موج طول 2 ev فلز کار تابع فوتوالکتریک آزمایش در تغییر( با 86 - ریاضی کشور از خارج )سراسری m ) c = و s 400 )4 300 )3 200 )2 150 )1 با 2 f بسامد با نوری اگر میشود. جدا فلز از فوتوالکتریک اثر در الکترون 1020 ثانیه هر در فلز سطح بر f بسامد به نوری تاباندن با تمام که است این )فرض میشود جدا فلز سطح از فوتوالکترون چند ثانیه هر در بتابانیم فلز همان سطح بر ثانیه در فوتون تعداد همان کنند.( شرکت فوتوالکتریک اثر در فوتونها ) ) ) )1 6 ev A الکترود فلز کار تابع میتابد. A فلز سطح بر Hz بسامد با تکرنگی نور زیر شکل در ( h ev.) s -ولتاست میرسند چندالکترون B بیشینهیانرژیجنبشیفوتوالکترونهاوقتیبهالکترود 10 )2 5 )1 نمیرسد. B الکترود به الکترونی 4( 15 3(

8 453 برابر است باریم جنس از که A الکترود فلز کار تابع میتابد. A فلز سطح بر /0 06µ m موج طول با تکرنگی پرتو زیر شکل در ( c = 3 m, h = eV.) s راچندولتافزایشدهیمتاجریانمدارصفرشود A و B است.قدرمطلقولتاژبین 25 / ev s 17/5 )1 12/5 )2 22/5 )3 نیست. ولتاژ افزایش به نیاز 4( انرژی بیشینهی 6 ev A الکترود فلز کار تابع میتابد. A فلز سطح بر Hz بسامد با تکرنگی نور زیر شکل در ( h = ev.) s است ولت - الکترون چند میرسند B الکترود به وقتی فوتوالکترونها جنبشی 5 )1 2 )2 3 )3 نمیرسد. B الکترود به الکترونی 4( برابر چهار فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی نتیجه در میدهیم. تغییر را شده تابیده نور بسامد فوتوالکتریک آزمایش یک در 94( - ریاضی کشور از خارج )سراسری میدهد نشان درست را k رابطه کدام باشد شده برابر k بسامد اگر میشود. k < 1 )4 k > 4 )3 k = 4 )2 1< k < 4 )1 بسامد برحسب فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه نمودار شیب و مبدأ از عرض زیر شکل مطابق فلزی بر فرودی تابشی بسامد برحسب متوقفکننده ولتاژ نمودار فوتوالکتریک پدیدهی در است کدام چپ به راست از بهترتیب نمودار این ev 0, hw 0 )2 h e, W 0 )4 e h, V 0 )1 f 0 W0 W0, h )3 h e تابش بسامد برحسب فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه نمودار فوتوالکتریک آزمایش یک در است ولت - الکترون چند آزمایش این در فلز کار تابع زیر شکل مطابق فلز بر فرودی ( e= 1/ C, h= 6/ Js.) 3/6 )2 2/4 )1 2/64 )4 1/32 )3 موج طول زیر شکل مطابق فوتوالکتریک آزمایش یک در فرودی پرتو بسامد برحسب فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی نمودار است نانومتر چند آن برای قطع 750 )1 600 )2 800 )3 500 )4 B و A فلز دو برای را فرودی نور بسامد برحسب فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه نمودار زیر شکل درست گزینه کدام B و A فلز دو کار تابع و قطع بسامد مورد در میدهد. نشان فوتوالکتریک آزمایش در است f0 A < f0 B, W0 A > W0 B )2 f0 A > f0 B, W0 A > W0 B )1 f0 A > f0 B, W0 A < W0 B )4 f0 A < f0 B, W0 A < W0 B )3

9 454 لصف :متفه ییانشآ اب کیزیف یمتا زیر شکل مطابق فلز یک بر فرودی نور بسامد حسب بر فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه نمودار فوتوالکتریک آزمایش در m تغییر( با ریاضی )سراسری ( h = eV. s, c = 3 ) است درست فلز این دربارهی گزینه کدام s 32 / ev فلز این کار تابع 1( فرودی نور بسامد با متناسب فلز این برای فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه 2( 375 nm از بیشتر چه هر فرودی نور موج طول 3( Hz از کمتر هرچه فرودی نور بسامد 4( میشود. تولید بیشتری فوتوالکترون باشد میشود. تولید بیشتری فوتوالکترون باشد مطابق B و A فلز دو برای فرودی نور پرتو بسامد حسب بر فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینه تغییرات نمودار فوتوالکتریک پدیدهی در باتغییر( 86 - تجربی کشور از خارج )سراسری قطع موج طول و کار تابع دارای B با مقایسه در A فلز شکل بیشتر کمتر- 1( کمتر بیشتر- 2( کمتر کمتر- 3( بیشتر بیشتر- 4( A )1 B )2 C )3 D )4 آزمایش یک در فرودی نور بسامد به نسبت فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی دهندهی نشان زیر شکل منحنیهای از یک کدام 85( - ریاضی کشور از خارج )سراسری است فوتوالکتریک الکترون 2 K m ) 1015 Hz حسب )بر بسامدی چه ازای به شده رسم فرودی نور بسامد برحسب K m نمودار معین فلز یک برای ) h = ev. s ( میشود ولت 0/75 )1 1/25 )2 1/50 )3 2/50 )4 اگر شده رسم فلز بر فرودی فوتون انرژی حسب بر فوتوالکترونها جنبشی انرژی بیشینهی نمودار فوتوالکتریک پدیدهی یک در ) h = ev. s ( است ولت الکترون چند K m بتابد فلز این سطح بر هرتز / بسامد با فوتونی 3 )1 2 )2 4 )3 5/3 )4 فلز کار تابع اگر شده رسم فوتوالکتریک پدیدهی یک در فلز بر فرودی پرتو بسامد حسب بر متوقفکننده ولتاژ زیر شکل در Hz بسامد برای K m باشد 42 / ev 4/2 )1 12/6 )2 1/4 )3 2/1 )4 است ولت الکترون چند K max 0 15 / C A K max (ev) 0 D 53 / B f hf (ev)

10 نمودار بیشینهی انرژی جنبشی فوتوالکترونها برحسب بسامد نور فرودی بر دو فلز A و B مطابق شکل زیر اگر نوری با بسامد 4 = h ( )سراسری خارج از کشور ریاضی - 92 باتغییر( /1 به فلز B بتابانیم و فوتوالکتریک رخ دهد الزاما ev.) s Hz 1( طول موج قطع فلز A کمتر از 200 nm 2( تابع کار فلز A کمتر از 6 ev 3( به ازای طول موجهای کمتر از 200 nm برای هر دو فلز فوتوالکتریک رخ نخواهد داد. 5 /1 را برای هر دو فلز فوتوالکتریک رخ نخواهد داد. 4( به ازای بسامدهای کمتر از Hz در آزمایش فوتوالکتریک نمودار بیشینهی انرژی جنبشی فوتوالکترونها بر حسب بسامد نور فرودی بر دو فلز A و B مطابق شکل زیر ( h = به هر دو فلز بتابد K m فلز A چند برابر K m فلز B است ev.) s اگر نوری با بسامد Hz )سراسری ریاضی با تغییر( 1 2 )1 3 2 )2 1 )3 2 ) در یک آزمایش فوتوالکتریک نمودار تغییرات بیشینهی انرژی جنبشی فوتوالکترونها بر حسب بسامد نور فرودی مطابق شکل زیر ( e = 1/ C, h = ev.) اگر نوری با بسامد Hz بر سطح فلز بتابد K m چند الکترون ولت است s )سراسری تجربی -94( 0/4 )1 1/2 )2 2 )3 6)4