મધ્યમ મુશ્કેલીની સમસ્યાઓ. B1. ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસર શોધવાના પ્રયોગમાં, ઈલેક્ટ્રોમીટરના સળિયા પર ઝીંક પ્લેટ લગાવવામાં આવે છે, જે નકારાત્મક રીતે પૂર્વ-ચાર્જ થાય છે અને પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે.

B1.ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસર શોધવાના પ્રયોગમાં, ઈલેક્ટ્રોમીટરના સળિયા પર ઝીંક પ્લેટ લગાવવામાં આવે છે, જે નકારાત્મક રીતે પૂર્વ-ચાર્જ થાય છે અને પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાપજેથી કિરણો પ્લેટના પ્લેન પર કાટખૂણે પડે. ઇલેક્ટ્રોમીટરનો ડિસ્ચાર્જ સમય કેવી રીતે બદલાશે જો: a) પ્લેટને ફેરવવામાં આવે જેથી કિરણો ચોક્કસ ખૂણા પર પડે; b) ઇલેક્ટ્રોમીટરને પ્રકાશ સ્ત્રોતની નજીક લાવો; c) પ્લેટના ભાગને અપારદર્શક સ્ક્રીન સાથે આવરી લેવો; ડી) રોશનીમાં વધારો; e) લાઇટ ફિલ્ટર ઇન્સ્ટોલ કરો જે સ્પેક્ટ્રમના ઇન્ફ્રારેડ ભાગને અવરોધે છે; f) પ્રકાશ ફિલ્ટર સ્થાપિત કરો જે સ્પેક્ટ્રમના અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગને અવરોધિત કરે છે?

B2.જો ફોટોઈલેક્ટ્રોનમાં ગતિ ઊર્જા હોય તો ધાતુની સપાટી પ્રકાશિત થાય છે તે પ્રકાશની તરંગલંબાઈ શોધો કે= 4.5×10 –20 J, અને મેટલમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું કાર્ય કાર્ય એઆઉટ = 7.5×10 –19 જે.

B3.વ્યાખ્યાયિત કરો સૌથી વધુ ઝડપજ્યારે તરંગલંબાઇ l = 331 nm ના પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય ત્યારે સીઝિયમમાંથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન. કાર્ય કાર્ય એઆઉટ = 2 eV, ઇલેક્ટ્રોન માસ 9.1×10 –31 kg.

Q4.જો ફોટોક્યુરન્ટ 1 V ના રિટાર્ડિંગ સંભવિત તફાવત પર અટકે તો ફોટોઈલેક્ટ્રોનની ઝડપ નક્કી કરો.

B5.મેટલ કેથોડની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોન બહાર કાઢતી પ્રકાશની ન્યૂનતમ આવર્તન n 0 = 6.0 × 10 14 Hz છે. કેટલી આવર્તન પર
n પ્રકાશ, ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન સંભવિત તફાવત દ્વારા સંપૂર્ણપણે વિલંબિત થાય છે યુ= 3.0 વી?

કાર્યો મુશ્કેલ છે

C1.ઇલેક્ટ્રિક આર્ક, કાચની સળિયા અને કાગળની શીટનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોમીટર સળિયા સાથે જોડાયેલ ઝિંક પ્લેટને હકારાત્મક ચાર્જ સાથે કેવી રીતે ચાર્જ કરવી? તમે પ્લેટને લાકડીથી સ્પર્શ કરી શકતા નથી.

C2.ફિગમાં બતાવેલ ઇન્સ્ટોલેશનમાં. 22.6, ફોટોસેલ કેથોડ વિવિધ સામગ્રીઓમાંથી બનાવી શકાય છે. ફિગ માં. 22.7 અવરોધિત વોલ્ટેજની અવલંબનનો ગ્રાફ બતાવે છે યુ h, બે માટે ઇરેડિએટિંગ લાઇટની આવર્તન n પર વિવિધ સામગ્રીકેથોડ આ અવલંબનની રેખીયતાને ન્યાય આપો. કઈ સામગ્રીમાં ઉચ્ચ કાર્ય કાર્ય છે?

ચોખા. 22.6 ચોખા. 22.7

C3.પ્લાન્કનું સ્થિરાંક નક્કી કરવા માટે, ફિગમાં બતાવેલ સર્કિટ. 22.6. જ્યારે પોટેન્ટિઓમીટરનો સ્લાઇડિંગ સંપર્ક પીઅત્યંત ડાબી સ્થિતિમાં છે, સંવેદનશીલ ગેલ્વેનોમીટર જીફોટોસેલને પ્રકાશિત કરતી વખતે નબળા ફોટોકરન્ટની નોંધણી કરે છે એફ.સ્લાઇડિંગ સંપર્કને જમણી બાજુએ ખસેડીને, સર્કિટમાં ફોટોકરન્ટ બંધ ન થાય ત્યાં સુધી બ્લોકિંગ વોલ્ટેજ ધીમે ધીમે વધે છે. જ્યારે ફોટોસેલ n 2 = 750 THz આવર્તન સાથે વાયોલેટ પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે અવરોધિત વોલ્ટેજ યુ 32 = 2.0 V, અને જ્યારે આવર્તન n 1 = 390 THz સાથે લાલ પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે અવરોધિત વોલ્ટેજ યુ 31 = 0.50 V. પ્લાન્કના સ્થિરાંકનું શું મૂલ્ય પ્રાપ્ત થયું?

C4.પોટેશિયમ માટે, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ મર્યાદા l મહત્તમ = 0.62 µm છે. જે મહત્તમ ઝડપ અનેજ્યારે પોટેશિયમ તરંગલંબાઇ l = 0.42 μm સાથે વાયોલેટ પ્રકાશથી ઇરેડિયેટ થાય ત્યારે ફોટોઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થઈ શકે છે?

C5.જ્યારે ચોક્કસ ધાતુની સપાટી l 1 = 0.40 μm તરંગલંબાઇ સાથે વાયોલેટ પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે પ્રકાશ દ્વારા પછાડવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોન સંભવિત તફાવત (બ્લૉકિંગ વોલ્ટેજ) દ્વારા સંપૂર્ણપણે વિલંબિત થાય છે. યુ 1 = = 2.0 V. અવરોધિત વોલ્ટેજ શું છે? યુ 2 જ્યારે તરંગલંબાઇ l 2 = 0.77 μm સાથે લાલ પ્રકાશ સાથે સમાન ધાતુને પ્રકાશિત કરે છે?

4. ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર વ્યવહારીક રીતે જડતા રહિત છે.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો અભ્યાસ કરવાની પદ્ધતિને ઘણા તબક્કામાં વહેંચી શકાય છે:

1. વિદ્યાર્થીઓને ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસરની ઘટનાનો પરિચય કરાવવો. તેની શોધના ઇતિહાસ વિશેની વાર્તા (જી. હર્ટ્ઝ).

2. આ ઘટનાની પેટર્નની શોધ વિશેની વાર્તા. સંશોધન.

3. ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના મૂળભૂત કાયદાઓની વિચારણા. પ્રદર્શન, હાલની મુશ્કેલીઓનો સાક્ષાત્કાર - વિદ્યાર્થીઓને પહેલેથી જ જાણીતી સ્થિતિઓમાંથી ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના તમામ કાયદાઓ સમજાવવાની અશક્યતા (વોલ્યુમ. નવો સિદ્ધાંતસ્વેતા).

4. પ્રકાશ ક્વોન્ટાની પૂર્વધારણાની દરખાસ્ત. એ. આઈન્સ્ટાઈનના કામ વિશેની વાર્તા. ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર સમીકરણ.

5. ક્વોન્ટમ દૃષ્ટિકોણથી ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના તમામ નિયમોની સમજૂતી:

6. તારણો ક્વોન્ટમ થિયરીપ્રકાશની પ્રકૃતિ વિશે.

7. વેક્યુમ અને સેમિકન્ડક્ટર ફોટોસેલ્સ. ટેકનોલોજીમાં ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો ઉપયોગ.

એક પ્રયોગ દ્વારા ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની ઘટના અને તેના નિયમોની સમજ માટે શાળાના બાળકોને પરિચય કરાવવો શ્રેષ્ઠ છે. વિષય પરના પ્રથમ પાઠમાં, પ્રયોગોની શ્રેણી સામાન્ય રીતે ઓફર કરવામાં આવે છે:

1) ઇલેક્ટ્રોમીટર સળિયા પર સારી રીતે સાફ કરેલી ઝીંક પ્લેટ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોના પ્રવાહથી પ્રકાશિત થાય છે. ઇલેક્ટ્રોમીટરના ડિસ્ચાર્જનું અવલોકન કરો.

2) જો આપણે કાચ વડે કિરણોના પ્રવાહને અવરોધિત કરીએ તો સ્રાવ અટકે છે.

3) જો તમે પ્લેટને હકારાત્મક ચાર્જ આપો છો, તો તે જ લાઇટિંગ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોમીટરનું ડિસ્ચાર્જ જોવા મળતું નથી.

4) સ્રાવ ઝડપથી થાય છે, પ્રકાશની તીવ્રતા વધારે છે.

5) ઝીંક પ્લેટને તાંબાની પ્લેટ (પછી લીડ) સાથે બદલીને, સમાન પરિસ્થિતિઓ (પ્રકાશ, પ્રારંભિક ચાર્જ) હેઠળ પ્રયોગોનું પુનરાવર્તન કરો.

વાતચીત દરમિયાન, તેઓ સતત ચર્ચા કરે છે નીચેના પ્રશ્નો: શા માટે ચાર્જ કરેલી પ્લેટ લાંબા સમય સુધી ચાર્જ જાળવી શકે છે? તમે કઈ રીતે પ્લેટને ડિસ્ચાર્જ કરી શકો છો? જ્યારે આર્ક લાઇટ દ્વારા પ્રકાશિત થાય ત્યારે નકારાત્મક ચાર્જવાળી પ્લેટના ઝડપી ડિસ્ચાર્જને કેવી રીતે સમજાવવું? શું અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોથી પ્રકાશિત થાય ત્યારે પોઝિટિવ ચાર્જવાળી ઝીંક પ્લેટ એ જ રીતે ડિસ્ચાર્જ થશે? શા માટે ઇલેક્ટ્રોમીટર આ કિસ્સામાં ચાર્જમાં ફેરફાર શોધી શકતું નથી? શું આપણે સમાન પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓમાં તાંબાની પ્લેટના વિસર્જનનું અવલોકન કરીએ છીએ? જો કાચની પ્લેટ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક આર્કમાંથી પ્રકાશને અવરોધિત કરવામાં આવે તો નકારાત્મક ચાર્જવાળી ઝિંક પ્લેટનું વિસર્જન કેમ બંધ થાય છે?

ચર્ચા અમને નીચેના નિષ્કર્ષ દોરવા દે છે:

1. જ્યારે પ્રકાશના સંપર્કમાં આવે ત્યારે માત્ર નકારાત્મક ચાર્જવાળી ધાતુઓ જ વિસર્જિત થાય છે. તેથી, ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, પ્રકાશ ધાતુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોન છીનવી શકે છે. આ ઘટનાને ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર કહેવામાં આવે છે. (અહીં તમે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની શોધના ઇતિહાસ વિશે પણ વાત કરી શકો છો.)

2. પ્રકાશની શરૂઆત સાથે ડિસ્ચાર્જ એકસાથે શરૂ થાય છે, તેથી, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર વ્યવહારીક રીતે જડતા રહિત છે. (ચોક્કસ પ્રયોગો દર્શાવે છે કે ઇરેડિયેશનની શરૂઆત અને ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની શરૂઆત વચ્ચેનો સમય 10-9 સે.થી વધુ નથી.)

3. ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની હાજરી પ્રકાશિત ધાતુના પ્રકાર અને પ્રક્રિયા પર આધાર રાખે છે અને સ્પેક્ટ્રલ રચનારેડિયેશન, ડિસ્ચાર્જ ઝડપ પણ એકમ સમય દીઠ પ્રકાશ ઊર્જા ઘટના પર આધાર રાખે છે.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના નિયમોનો અભ્યાસ એક સેટઅપ પર ચાલુ રહે છે જે વ્યક્તિને લાગુ કરેલ વોલ્ટેજ, તીવ્રતા અને રેડિયેશનની સ્પેક્ટ્રલ રચના પર ફોટોકરન્ટની અવલંબનનો અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. પ્રથમ, સંતૃપ્તિ પ્રવાહનું અસ્તિત્વ પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત થાય છે, અને પછી કેથોડ પર પ્રકાશની ઘટનાની તીવ્રતા પર તેની અવલંબન (ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો પ્રથમ નિયમ સ્ટોલેટોવનો કાયદો છે).

પ્રયોગના પરિણામોના આધારે, પ્રકાશની તીવ્રતા અને વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની અવલંબન માટે આલેખ દોરવામાં આવે છે.

આ પછી, ચોક્કસ આવર્તનના પ્રકાશ સાથે ફોટોસેલને પ્રકાશિત કરીને, ફોટોસેલ પોટેન્ટિઓમીટરનો ઉપયોગ કરીને "લૉક" થાય છે અને અવરોધિત વોલ્ટેજ માપવામાં આવે છે, જે ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ઝડપ નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

લાઇટ ફિલ્ટર્સ બદલીને, પ્રયોગોનું પુનરાવર્તન કરીને નવો ડેટા મેળવવામાં આવે છે અને વિદ્યાર્થીઓને ખાતરી આપે છે કે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જનની ઝડપ ઘટના પ્રકાશની આવર્તન પર આધારિત છે અને તે પ્રકાશની તીવ્રતા પર આધારિત નથી (ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો બીજો નિયમ) .

આગળ આપણે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના નિયમો સમજાવવાનું શરૂ કરીએ છીએ. ઘટના પોતે અને હકીકત એ છે કે સંતૃપ્તિ ફોટોકરન્ટ એ એકમ સમય દીઠ પ્રકાશ ઉર્જા ઘટનાના સીધા પ્રમાણસર છે - ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો પ્રથમ નિયમ - તરંગની સ્થિતિથી પણ સમજાવી શકાય છે. ફોટોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટ થ્રેશોલ્ડ (લાલ મર્યાદા) શા માટે છે તેની સમજૂતી, મહત્તમ શા માટે પ્રારંભિક ઝડપ(અને મહત્તમ ગતિ ઊર્જાફોટોઈલેક્ટ્રૉન્સ) પ્રકાશની તીવ્રતા પર નિર્ભર નથી, પરંતુ તે માત્ર તેની આવર્તન (આવર્તન સાથે રેખીય રીતે વધે છે) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને તરંગના આધારે ફોટોઈલેક્ટ્રિક અસરની જડતા વિનાની સમજૂતી આપી શકાતી નથી. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિદ્ધાંતસ્વેતા. ખરેખર, આ સિદ્ધાંત મુજબ, ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું ઇજેક્શન એ પ્રકાશ તરંગના વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં તેમના "સ્વિંગિંગ" નું પરિણામ છે. પરંતુ પછી ફોટોઈલેક્ટ્રોનની ગતિ અને ગતિ ઊર્જા બંને તીવ્રતા વેક્ટર E ના કંપનવિસ્તાર પર આધારિત હોવી જોઈએ. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રતરંગ અને તેથી, તેની તીવ્રતાના આધારે, તે ઇલેક્ટ્રોનને "સ્વિંગ" કરવા માટે સમય લે છે, અસર જડતા-મુક્ત હોઈ શકતી નથી. પ્રાયોગિક તથ્યો અને સ્થાપિત વચ્ચેની વિસંગતતા તરંગ સિદ્ધાંતપ્રકાશે તેની અસંગતતા સાબિત કરી અને નવા સિદ્ધાંતની રચનાની જરૂર પડી.

આગળ તેઓ કહે છે કે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના નિયમોને સમજાવવામાં મુશ્કેલીઓ એ નવા સિદ્ધાંતની રચનાનું એકમાત્ર કારણ નથી. 1900 માં, એમ. પ્લાન્કને, થર્મલ રેડિયેશનને સમજાવવા માટે, પ્રથમ નજરમાં, વાહિયાત વિચાર વ્યક્ત કરવાની ફરજ પડી હતી કે શરીર સતત ઊર્જા ઉત્સર્જન કરે છે, પરંતુ અલગ ભાગો (ક્વોન્ટા) માં. આ વિચાર પ્રવર્તમાન વિચારોનો વિરોધાભાસી હતો શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્ર, જ્યાં તેમને લાક્ષણિકતા આપતી પ્રક્રિયાઓ અને માત્રા સતત બદલાતી રહે છે. 1905 માં, એ. આઈન્સ્ટાઈને ફોટોઈલેક્ટ્રીક ઈફેક્ટના નિયમોને સમજાવવા માટે આ અગમ્ય અને તેથી ઓછા સ્વીકૃત વિચારનો ઉપયોગ કર્યો. તેમણે એમ. પ્લાન્ક કરતાં વધુ આગળ વધીને દલીલ કરી: પ્રકાશ માત્ર ઉત્સર્જિત થતો નથી, પણ ક્વોન્ટા દ્વારા પ્રસારિત અને શોષાય છે.

બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, પ્રવાહ મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશ, ઊર્જા વહન E એ n કણોનો પ્રવાહ છે (પછીથી ફોટોન કહેવાય છે), જેમાંના દરેકમાં ઊર્જા h છે.

ફોટોનની ઉર્જા પ્રકાશની આવર્તનના પ્રમાણમાં હોય છે. રેડિયેશનની આવર્તન (નાની તરંગલંબાઇ) જેટલી વધારે છે, દરેક ફોટોન જેટલી વધારે ઊર્જા વહન કરે છે. લાંબા-તરંગ રેડિયેશન ફોટોનની ઊર્જા ઓછી છે.

આઈન્સ્ટાઈને આગળ સૂચવ્યું: દરેક ફોટોન એ સમગ્ર પદાર્થ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતું નથી કે જેના પર પ્રકાશ પડે છે, અને સમગ્ર અણુ સાથે પણ નહીં, પરંતુ અણુના વ્યક્તિગત ઈલેક્ટ્રોન સાથે. ફોટોન તેની ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોનને આપે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન, ઊર્જા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, ચોક્કસ ગતિ ઊર્જા સાથે ધાતુમાંથી છટકી જાય છે. ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદાના આધારે, આપણે લખી શકીએ છીએ નીચેના સમીકરણઇલેક્ટ્રોન સાથે ફોટોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રાથમિક ક્રિયા માટે:

એ વાત પર ભાર મૂકવો મહત્વપૂર્ણ છે કે સીધી પ્રમાણસરતા જોવામાં આવે છે, અને સમાનતા નહીં, કારણ કે ધાતુ પરની કેટલીક ફોટોનની ઘટનાઓ પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને બધા શોષિત ફોટોન ધાતુમાંથી ફાટી જતા નથી. મફત ઇલેક્ટ્રોન. શોષિત ફોટોનના ભાગની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે આંતરિક ઊર્જાધાતુ તેથી, મેટલ પર બનેલી ફોટોનની સંખ્યા અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાનો ગુણોત્તર એકતા કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછો છે (શુદ્ધ ધાતુઓ માટે તે લગભગ 1000 ગણો છે).

તેઓ વધુમાં સમજાવે છે કે શા માટે ફોટોઈલેક્ટ્રોનની સૌથી મોટી ગતિ ઊર્જા ઘટના પ્રકાશની આવર્તન પર આધાર રાખે છે, તેની તીવ્રતા (ફોટોઈલેક્ટ્રિક અસરનો બીજો નિયમ) પર નહીં. આઈન્સ્ટાઈનના સમીકરણ પરથી તે નીચે મુજબ છે: આપેલ પદાર્થનું કાર્ય કાર્ય સ્થિર હોવાથી, ફોટોઈલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ગતિ ઊર્જા ઘટના પ્રકાશની આવર્તનના પ્રમાણમાં હોય છે. કેસનું વિશ્લેષણ કરો જ્યારે ઊર્જા પ્રકાશ ક્વોન્ટમસંખ્યાત્મક રીતે કાર્ય કાર્યની સમાન છે.

પરિણામે, ફોટોનની બધી ઉર્જા કાર્ય કાર્ય કરવા માટે જાય છે અને ઇલેક્ટ્રોનની ઝડપ શૂન્ય છે. ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ મર્યાદા ફક્ત કાર્ય કાર્ય પર આધાર રાખે છે, એટલે કે. રાસાયણિક પ્રકૃતિમેટલ, અને ઓપ્ટિકલ રેન્જના કોઈપણ ભાગમાં આવી શકે છે. દરેક પદાર્થ માટે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની ચોક્કસ લાંબી-તરંગ મર્યાદા હોય છે (ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો ત્રીજો કાયદો).

આમ, આઈન્સ્ટાઈનનું સમીકરણ બાહ્ય ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસરના તમામ નિયમો સમજાવે છે. તે તમને ફોટોઈલેક્ટ્રોન વેગની ગણતરી અને નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે સૌથી મોટી લંબાઈતરંગ કે જેના પર ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની ઘટના હજી પણ આપેલ પદાર્થ માટે અવલોકન કરવામાં આવે છે, અને ચોક્કસ ધાતુ માટે કાર્ય કાર્યની ગણતરી પણ કરે છે.

આઈન્સ્ટાઈનના સમીકરણનું પૃથ્થકરણ કર્યા પછી, આ સમીકરણની પ્રાયોગિક ચકાસણી કેવી રીતે હાથ ધરવામાં આવી હતી તે બતાવી શકાય છે. તે પ્રયોગના પરિણામોમાંથી પ્લાન્કના સ્થિરાંકને નિર્ધારિત કરવાનો સમાવેશ કરે છે.

આપેલ પદાર્થનું કાર્ય કાર્ય સ્થિર મૂલ્ય હોવાથી, ફોટોઈલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા રેખીય કાર્યફોટોસેલ પર રેડિયેશનની ઘટનાની આવર્તન.

મુ વ્યવહારુ અમલીકરણઆવા માપનો સામનો કરવો પડ્યો છે મોટી મુશ્કેલીઓ. આ પદ્ધતિ દ્વારા પ્લાન્કના સ્થિરાંકનું પ્રથમ સંપૂર્ણ માપન 1915 માં આર. મિલિકન દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. તેણે થર્મલ રેડિયેશનના સિદ્ધાંતથી પહેલેથી જ જાણીતું હતું તેની નજીકનું મૂલ્ય મેળવ્યું.

આપણા દેશમાં 1928 માં તે પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી રેખીય અવલંબનઘટના પ્રકાશની આવર્તનમાંથી ફોટોઈલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા અને પ્લાન્કના સ્થિરાંકનું મૂલ્ય મેળવવામાં આવ્યું હતું.

આઈન્સ્ટાઈનના સમીકરણોને એકીકૃત કરવા માટે, ઈલેક્ટ્રોનની ઝડપ અને ઉર્જા, ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસરની લાલ મર્યાદા અને કાર્ય કાર્યની ગણતરી કરવા માટે સમસ્યાઓ ઉકેલો.

કોમ્પટન અસર

ફોટોન વિશે વિચારોની રચના, અભ્યાસ કરતી વખતે શરૂ થાય છે: ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર, અભ્યાસક્રમના અનુગામી મુદ્દાઓનો અભ્યાસ કરતી વખતે ચાલુ રહે છે - કોમ્પટન અસર, પ્રકાશ દબાણ, રાસાયણિક ક્રિયાસ્વેતા.

ટેસ્ટ

યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષાની તૈયારી. 11મા ધોરણ

(અહીં 11મા ધોરણ માટેના સમગ્ર અભ્યાસક્રમ માટે સબમિટ કરેલ અગિયારમાંથી માત્ર બે વિષયો પર જ પરીક્ષણો પ્રકાશિત કરવામાં આવી છે. સંપૂર્ણ લખાણભૌતિકશાસ્ત્રની વેબસાઇટ પર પ્રકાશિત સમસ્યાઓ: વિભાગમાં " વધારાની સામગ્રી». – લાલ.)

હું યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષા માટે વિદ્યાર્થીઓને તૈયાર કરવા માટે રચાયેલ પરીક્ષણોની સિસ્ટમનો પ્રસ્તાવ મૂકું છું. દરેક એક પાઠ માટે રચાયેલ છે, જેમાં છ વિકલ્પોનો સમાવેશ થાય છે અને તે યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષાના વિષયોના ભાગ જેવું છે. પાંચ કાર્યોની મુશ્કેલીના સ્તરને અલગ પાડવામાં આવે છે. દરેકમાં ત્રણ બહુવિધ-પસંદગી પરીક્ષણો અને બે સમસ્યાઓ છે (એક સરળ, બીજી વધુ મુશ્કેલ). કસોટી શરૂ થયાના ત્રણ મિનિટ પછી, હું પરીક્ષણોના જવાબો એકત્રિત કરું છું, અને વિદ્યાર્થીઓ સમસ્યાઓ હલ કરવાનું શરૂ કરે છે. આમ, ગતિ (પ્રશ્ન પ્રતિ મિનિટ) યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષાની શરતોની શક્ય તેટલી નજીક હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

કાર્યો પરંપરાગત રીતે ઔપચારિક કરવામાં આવે છે: ટૂંકી સ્થિતિ, એક ચિત્ર, ગણતરીના સૂત્રોસંક્ષિપ્ત સમજૂતીઓ સાથે, સંખ્યાત્મક ડેટાની અવેજીમાં, ભૌતિક જથ્થાના એકમોની ચકાસણી. પરીક્ષાના પરિણામોના સારાંશની સંપૂર્ણ પારદર્શિતા વિદ્યાર્થીઓને વિગતવાર માહિતી અને ગ્રેડિંગ સિસ્ટમ દ્વારા સુનિશ્ચિત કરવામાં આવે છે. હલ કરેલ કસોટી 1 પોઈન્ટની છે, 4થી સમસ્યા 2 પોઈન્ટની છે, વધુ મુશ્કેલ 5મી સમસ્યા 3 પોઈન્ટની છે. પરીક્ષા માટેનું મૂલ્યાંકન નીચેના સ્કેલ પર પ્રશ્નો અને કાર્યોના સાચા જવાબો માટે વિદ્યાર્થી દ્વારા મેળવેલા કુલ સ્કોરને આધારે આપવામાં આવે છે: 7–8 પોઈન્ટ – “5”, 5–6 પોઈન્ટ – “4”, 3–4 પોઈન્ટ - "3" ", 3 થી ઓછા - "2".

પરીક્ષણ કાર્યની આ રચના તમને ભેગા કરવાની મંજૂરી આપે છે વર્તમાન નિયંત્રણસમજણની ઊંડાઈ તપાસવા સાથે સામગ્રી (કાર્યો 1-3) માં નિપુણતા મેળવવી ભૌતિક સિદ્ધાંત(કાર્યો 4, 5). દરેક પ્રશ્નના જવાબ અને દરેક સમસ્યાના ઉકેલ પર સારાંશ ડેટા રાખવાથી, તમે દરેક વિદ્યાર્થીની સામગ્રીના અભ્યાસની ગતિશીલતાનો ખ્યાલ મેળવી શકો છો. ઉદાહરણ તરીકે, જો કોઈ વિદ્યાર્થી નિયમિતપણે પ્રથમ ત્રણ પ્રશ્નોના સાચા જવાબ આપે છે, પરંતુ ચોથા અને પાંચમા કાર્યોનો સામનો કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે તેની પાસે અભ્યાસક્રમની સામગ્રીની પૂરતી (પ્રજનન સ્તરે) સમજ છે. તેનાથી વિપરિત, જો કોઈ વિદ્યાર્થી નિયમિતપણે પાંચમી સમસ્યા હલ કરે છે, પરંતુ બાકીના પ્રશ્નોના ખોટા જવાબ આપે છે, તો આ અભ્યાસક્રમનો એકદમ ઊંડો, પરંતુ ખંડિત અભ્યાસ સૂચવે છે.

સાહિત્ય

કાસ્યાનોવ વી.એ.ભૌતિકશાસ્ત્ર-11: વિષયોનું અને પાઠ આયોજન. - એમ.: બસ્ટાર્ડ, 2002.

કાસ્યાનોવ વી.એ.રશિયામાં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં એકીકૃત રાજ્ય પરીક્ષા અને SAT-IIયુએસએ માં. – ભૌતિકશાસ્ત્ર (“PS”, નંબર 40/03.

કોનોપ્લીચ આર.વી., ઓર્લોવ વી.એ., ડોબ્રોદેવ એન.એ., તતુર એ.ઓ.વિષયોનું અને અંતિમ નિયંત્રણ માટે પરીક્ષણ કાર્યોનો સંગ્રહ. ભૌતિકશાસ્ત્ર-11. – એમ.: ઇન્ટેલેક્ટ-સેન્ટર, 2002.

કોનોપ્લીચ આર.વી., ઓર્લોવ વી.એ., ડોબ્રોદેવ એન.એ., તતુર એ.ઓ.વિષયોનું અને અંતિમ નિયંત્રણ માટે પરીક્ષણ કાર્યોનો સંગ્રહ. ભૌતિકશાસ્ત્ર-10. – એમ.: ઇન્ટેલેક્ટ-સેન્ટર, 2002.

કિરિક એલ.એ.ભૌતિકશાસ્ત્ર-11. મલ્ટી-લેવલ સ્વતંત્ર અને નિયંત્રણ કાર્ય. - એમ.: ઇલેક્ઝા, 2003.

કિરિક એલ.એ.ભૌતિકશાસ્ત્ર-10. મલ્ટી-લેવલ સ્વતંત્ર અને નિયંત્રણ કાર્ય. - એમ.: ઇલેક્ઝા, 2003.

ઓર્લોવ વી.એ., ખન્નાનોવ એન.કે., ફદીવા એ.એ.એકીકૃત રાજ્ય પરીક્ષાની તૈયારી માટે શૈક્ષણિક અને તાલીમ સામગ્રી. ભૌતિકશાસ્ત્ર. – એમ.: ઈન્ટેલેક્ટ-સેન્ટર, 2003.

પિગાલિટ્સિન એલ.વી.ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વિષયોનું પરીક્ષણો. 11મા ધોરણ. – એન. નોવગોરોડ: નિઝની નોવગોરોડ માનવતાવાદી કેન્દ્ર, 1997.

ટેસ્ટ નંબર 10. ક્વોન્ટમ થિયરી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનપદાર્થો

વિકલ્પ 1

1. ફોટોન મોમેન્ટમ આરસંબંધ દ્વારા તેની આવર્તન સાથે સંબંધિત છે ( h- પ્લાન્કની સ્થિરતા):

2. ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર એ એક ઘટના છે:

એ) પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ ફોટોગ્રાફિક ઇમલ્સનનું કાળું થવું;

બી) પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ મેટલની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન;

સી) અંધારામાં કેટલાક પદાર્થોની ચમક;

ડી) ગરમ ઘનમાંથી રેડિયેશન.

3. આકૃતિ એક ડાયાગ્રામ બતાવે છે ઊર્જા સ્તરોઅણુ કયો તીર સૌથી વધુ આવર્તનના ફોટોનના ઉત્સર્જન સાથે સંક્રમણ સૂચવે છે?

એ) 1; બી) 2; બી) 3; ડી) 4.

4. જ્યારે હાઇડ્રોજન અણુમાં ઇલેક્ટ્રોન એક ભ્રમણકક્ષામાંથી બીજકની નજીક જાય છે, ત્યારે 3.03 10 –19 J ની ઊર્જા સાથેના ફોટોનનું ઉત્સર્જન થાય છે.

5. ઝીંકમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું કાર્ય કાર્ય 3.74 eV છે. ઝીંક માટે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ મર્યાદા નક્કી કરો. જ્યારે 200 nm ની તરંગલંબાઇ સાથે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ સાથે ઇરેડિયેશન થાય ત્યારે ઝિંકમાંથી બહાર નીકળેલા ઇલેક્ટ્રોનને કેટલી ઝડપ પ્રાપ્ત થશે?

વિકલ્પ 2

1. ફોટોન ઉર્જા (- તરંગલંબાઇ) ના સીધા પ્રમાણસર છે:

એ) -2;

2. બી) -1; IN); ડી) 2.

3. કયો આલેખ પ્રમાણભૂત પ્રયોગમાં સતત પ્રકાશમાં ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના વોલ્ટેજ પર ફોટોકરન્ટ (ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર દરમિયાન) ની અવલંબન યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે? એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતાઇ એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 1 અને

2, ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં સંક્રમણ દરમિયાન, તેઓએ 1 > 2 સાથે અનુક્રમે તરંગલંબાઇ 1 અને 2 સાથે ફોટોન ઉત્સર્જિત કર્યા. આ રાજ્યોની શક્તિઓ માટે નીચેનો સંબંધ માન્ય છે: એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 1 > એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતાઅ) એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 1 < એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 2 ;

2; બી) એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 1 = એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતામાં) એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 1 | < | એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 2 |.

4. 2; ડી) |

5. જ્યારે હાઇડ્રોજન અણુમાંનો ઇલેક્ટ્રોન ત્રીજા સ્થિર ભ્રમણકક્ષામાંથી બીજી તરફ જાય છે, ત્યારે 0.652 μm (હાઇડ્રોજન સ્પેક્ટ્રમની લાલ રેખા) ની તરંગલંબાઇને અનુરૂપ ફોટોન ઉત્સર્જિત થાય છે. આ કિસ્સામાં હાઇડ્રોજન અણુ કેટલી ઊર્જા ગુમાવે છે?

કેટલીક ધાતુઓ માટે, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ મર્યાદા 690 એનએમની તરંગલંબાઇ સાથે પ્રકાશ છે. આ ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું કાર્ય કાર્ય અને 190 એનએમની તરંગલંબાઇ સાથે કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્ત કરશે તે મહત્તમ ઝડપ નક્કી કરો.

1. વિકલ્પ 3 એફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ સીમાને અનુરૂપ તરંગલંબાઇ kr સમાન છે ( h- કાર્ય કાર્ય,

- પ્લાન્કની સ્થિરતા):

2. એ); બી); IN); જી).

જ્યારે ઘટના પ્રકાશ પ્રવાહ ઘટે છે ત્યારે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર દરમિયાન સંતૃપ્તિ ફોટોકરન્ટ:

એ) વધે છે; બી) ઘટે છે; બી) બદલાતું નથી;

3. ડી) પ્રયોગની પરિસ્થિતિઓના આધારે વધે છે અથવા ઘટાડે છે.

એ) 1; બી) 2; બી) 3; ડી) 4.

4. અણુના ઉર્જા સ્તરોની આપેલ રેખાકૃતિ પર કઈ સંખ્યા મહત્તમ આવર્તનવાળા ફોટોનના ઉત્સર્જન સાથે સંક્રમણ સૂચવે છે?

5. માનવ આંખ 500 nm ની તરંગલંબાઇ સાથે પ્રકાશને અનુભવે છે જો પ્રકાશ કિરણો દર સેકન્ડે આંખમાં ઓછામાં ઓછા 20.8 10 –18 Jની ઉર્જા લાવે છે?

3 10 15 હર્ટ્ઝની આવર્તન સાથે કિરણોત્સર્ગ દ્વારા મોલિબડેનમની સપાટી પરથી ફાટી જાય ત્યારે ફોટોઈલેક્ટ્રોન કેટલી મહત્તમ ઝડપ મેળવશે? મોલિબડેનમ માટે ઇલેક્ટ્રોન વર્ક ફંક્શન 4.27 eV છે.

એ) ઇ. રધરફોર્ડ; બી) જે.જે. થોમસન;

2. વિધાનની નીચેનામાંથી કયું સાતત્ય સાચું છે? બે અલગ અલગ સ્થિર અવસ્થાઓ વચ્ચે સંક્રમણ કરતી વખતે, અણુ આ કરી શકે છે:

એ) કોઈપણ ઊર્જાના ફોટોનનું ઉત્સર્જન અને શોષણ;

બી) ચોક્કસ ઉર્જા મૂલ્યો સાથે જ ફોટોન ઉત્સર્જન અને શોષી લે છે;

સી) કોઈપણ ઊર્જાના ફોટોન બહાર કાઢે છે, પરંતુ માત્ર ચોક્કસ ઊર્જા મૂલ્યોને શોષી લે છે;

ડી) કોઈપણ ઊર્જાના ફોટોનને શોષી લે છે, અને માત્ર ચોક્કસ ઊર્જા મૂલ્યો બહાર કાઢે છે.

3. નીચેનામાંથી કઈ ઘટના: I – સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્સર્જન; II - ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન - ઓપ્ટિકલ ક્વોન્ટમ જનરેટરમાં વપરાય છે?

એ) હું; બી) II; બી) I અને II; ડી) ન તો I કે II.

4. ફોટોન ઊર્જા 9.93 10 –19 J જેટલી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગલંબાઇ પર હોય છે?

5. રુબિડિયમ માટે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ મર્યાદા 0.81 માઇક્રોન છે. રુબિડિયમમાંથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનને પકડવા માટે ફોટોસેલ પર કયો વોલ્ટેજ લાગુ કરવો જોઈએ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોતરંગલંબાઇ 0.1 માઇક્રોન?

વિકલ્પ 5

1. આવર્તન સાથે ફોટોનની ઊર્જા કેટલી છે?

2, ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં સંક્રમણ દરમિયાન, તેઓએ 1 > 2 સાથે અનુક્રમે તરંગલંબાઇ 1 અને 2 સાથે ફોટોન ઉત્સર્જિત કર્યા. આ રાજ્યોની શક્તિઓ માટે નીચેનો સંબંધ માન્ય છે: hસાથેઅ) hસાથે; માં) h; જી) h/સાથે.

2. જ્યારે શૂન્યાવકાશ ફોટોસેલના કેથોડને મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ફોટોઈલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે. જ્યારે પ્રકાશની આવર્તન 2 ના પરિબળથી વધે ત્યારે ફોટોઈલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ઊર્જા કેવી રીતે બદલાશે?

એ) બદલાશે નહીં; બી) 2 ગણો વધારો કરશે;

સી) 2 ગણા કરતા ઓછા વધશે;

ડી) 2 ગણાથી વધુ વધશે.

3. આ ઉર્જા સ્તર ડાયાગ્રામ માટે, સાચું વિધાન સૂચવો:

2, ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં સંક્રમણ દરમિયાન, તેઓએ 1 > 2 સાથે અનુક્રમે તરંગલંબાઇ 1 અને 2 સાથે ફોટોન ઉત્સર્જિત કર્યા. આ રાજ્યોની શક્તિઓ માટે નીચેનો સંબંધ માન્ય છે: એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 1 > એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 4; બી) એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 4 > એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 2 ;

2; બી) એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 2 > એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 3; જી) એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 2 > એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા 4 .

4. નાઇટ્રોજન અણુને આયનીકરણ કરવા માટે, 14.53 eV ની ઊર્જા જરૂરી છે. રેડિયેશનની તરંગલંબાઇ શોધો જે આયનીકરણનું કારણ બનશે.

5. કેડમિયમમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું કાર્ય કાર્ય 4.08 eV છે. પ્રકાશની તરંગલંબાઇ સાથે કેડમિયમ પ્રકાશિત થવું જોઈએ જેથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ઝડપ 7.2 10 5 m/s હોય?

વિકલ્પ 6

1. લાલ પ્રકાશની આવર્તન વાયોલેટની આવર્તન કરતાં લગભગ 2 ગણી ઓછી છે. "વાયોલેટ" ફોટોનના વેગના સંબંધમાં "લાલ" ફોટોનનો વેગ:

એ) 4 ગણા વધુ; બી) 4 ગણી ઓછી;

બી) 2 ગણા વધુ; ડી) 2 ગણો ઓછો.

2. રધરફોર્ડના પ્રયોગમાં સીધા માર્ગોમાંથી નાના ખૂણા પર a-કણોને વિચલિત કરતા બળોનું સ્વરૂપ શું છે?

એ) ગુરુત્વાકર્ષણ; બી) કુલોમ્બ;

બી) ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક; ડી) પરમાણુ.

3. કાર્ય કાર્ય સાથે શરીરની સપાટીને પ્રકાશિત કરતી વખતે એમોનોક્રોમેટિક લાઇટ ફ્રીક્વન્સી ફોટોઈલેક્ટ્રોન રિલીઝ કરે છે. શું તફાવત નક્કી કરે છે ( h – એ)?

એ) ફોટોઈલેક્ટ્રોનની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા;

બી) સરેરાશ ઝડપફોટોઈલેક્ટ્રોન;

બી) ફોટોઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ગતિ ઊર્જા;

ડી) ફોટોઈલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ઝડપ.

4. જ્યારે હાઇડ્રોજન અણુમાં ઇલેક્ટ્રોન 4 થી સ્થિર ભ્રમણકક્ષામાંથી 2જી તરફ જાય છે, ત્યારે ફોટોન ઉત્સર્જિત થાય છે, જે આપે છે લીલી રેખાહાઇડ્રોજનના સ્પેક્ટ્રમમાં. જો ફોટોન ઉત્સર્જિત થાય ત્યારે 2.53 eV ઉર્જા ખોવાઈ જાય તો આ રેખાની તરંગલંબાઈ નક્કી કરો.

5. નકારાત્મક ચાર્જવાળી ઝીંક પ્લેટ 300 એનએમની તરંગલંબાઇ સાથે મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશથી પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી. ઝીંક માટે લાલ મર્યાદા 332 એનએમ છે. ઝિંક પ્લેટ પ્રાપ્ત કરે છે તે મહત્તમ સંભવિત શું છે?

જવાબો

ટેસ્ટ નંબર 11. ઉચ્ચ ઊર્જા ભૌતિકશાસ્ત્ર

વિકલ્પ 1

1. જ્યારે ન્યુક્લિયસ એક કણનું ઉત્સર્જન કરે છે, ત્યારે પુત્રી ન્યુક્લિયસ રચાય છે, જેમાં છે:

એ) ઉચ્ચ ચાર્જ અને સમાન સમૂહ સંખ્યા;

બી) નીચા ચાર્જ અને સમાન માસ નંબર;

બી) ઉચ્ચ ચાર્જ અને નીચા માસ નંબર;

ડી) નીચા ચાર્જ અને ઉચ્ચ માસ નંબર.

2. નંબર કિરણોત્સર્ગી મધ્યવર્તી કેન્દ્રનમૂનામાં સમયની સાથે બદલાવ આવે છે, આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. નમૂના સામગ્રીનું અર્ધ જીવન:

એ) 1 વર્ષ; બી) 1.5 વર્ષ; બી) 2 વર્ષ; ડી) 2.5 વર્ષ.

3. યુરેનિયમના કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન, પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઆ કિસ્સામાં શું આઇસોટોપ રચાય છે?

4. કિરણોત્સર્ગી તત્વનું અર્ધ જીવન 400 વર્ષ છે. આ તત્વનો કેટલો નમૂનો 1200 વર્ષ પછી સડી જાય છે?

5. જો અણુનું દળ 22.99714 amu હોય તો અણુના ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિઅન દીઠ બંધનકર્તા ઊર્જા નક્કી કરો.

વિકલ્પ 2

1. કુદરતી કિરણોત્સર્ગી સડોના પરિણામે, નીચેની રચના થાય છે:

એ) માત્ર -કણો;

બી) માત્ર -કણો;

બી) માત્ર -ક્વોન્ટા;

ડી) -કણો, -કણો, -ક્વોન્ટા, ન્યુટ્રિનો.

2. નમૂનામાં કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લીની સંખ્યા સમય જતાં બદલાય છે, જેમ કે આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. સામગ્રીનું અર્ધ જીવન શોધો.

એ) 2 એમએસ; બી) 2.5 એમએસ; બી) 3 એમએસ; ડી) 3.5 એમએસ.

3. શું કણ એક્સપરમાણુ પ્રતિક્રિયાના પરિણામે રચાય છે

4. 16 દિવસ પછી 2 દિવસના અર્ધ જીવન સાથે કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપના ન્યુક્લીનો કયો અપૂર્ણાંક રહેશે?

5. બોરોન ન્યુક્લી પર પ્રોટોન ફાયરિંગ કરીને, બેરિલિયમ ઉત્પન્ન થાય છે. આ પ્રતિક્રિયામાં અન્ય કયા ન્યુક્લીઓ ઉત્પન્ન થાય છે અને કેટલી ઉર્જા બહાર આવે છે?

કેટલીક ધાતુઓ માટે, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ મર્યાદા 690 એનએમની તરંગલંબાઇ સાથે પ્રકાશ છે. આ ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું કાર્ય કાર્ય અને 190 એનએમની તરંગલંબાઇ સાથે કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્ત કરશે તે મહત્તમ ઝડપ નક્કી કરો.

1. ન્યુક્લિયસમાં કેટલા પ્રોટોન છે

2, ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં સંક્રમણ દરમિયાન, તેઓએ 1 > 2 સાથે અનુક્રમે તરંગલંબાઇ 1 અને 2 સાથે ફોટોન ઉત્સર્જિત કર્યા. આ રાજ્યોની શક્તિઓ માટે નીચેનો સંબંધ માન્ય છે: ઝેડ; બી) એ – ઝેડ; બી) એ + ઝેડ; ઝેડ – એ.

2.

જી)

એ) હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીનો પ્રવાહ; બી) હિલીયમ ન્યુક્લીનો પ્રવાહ;

3. બી) ન્યુટ્રોન પ્રવાહ; ડી) ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ.

એ) 1; બી) 2; બી) 3; ડી) 4.

4. અણુનું બીજક સ્વયંભૂ બે ટુકડાઓમાં વિભાજિત થઈ શકે છે. એક ટુકડો બેરિયમ છે, બીજો ક્રિપ્ટોન છે વિભાજન દરમિયાન કેટલા ન્યુટ્રોન છોડવામાં આવે છે?

5. નક્કી કરો કે પ્રતિક્રિયા ઊર્જાના શોષણ અથવા પ્રકાશન સાથે થાય છે

જ્યારે બોરોન કણો સાથે બોમ્બમારો કરવામાં આવે છે, ત્યારે ન્યુટ્રોનનું ઉત્સર્જન જોવા મળે છે. એક ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જન તરફ દોરી જતી પરમાણુ પ્રતિક્રિયા માટેનું સમીકરણ લખો. આ પ્રતિક્રિયાનું ઉર્જા ઉત્પાદન શું છે?

1. વિકલ્પ 4

પરમાણુ પ્રતિક્રિયાના બીજા ઉત્પાદનને સૂચવો

એ) ન્યુટ્રોન; બી) પ્રોટોન;

2. બી) ઇલેક્ટ્રોન; ડી) -કણ.

રેડિયેશન શું છે?

એ) ન્યુટ્રોન પ્રવાહ;

બી) ઝડપી ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ;

બી) ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના ક્વોન્ટાનો પ્રવાહ;

3. પરમાણુ રિએક્ટરમાં, વિખંડન સાંકળ પ્રતિક્રિયામાં ન્યુટ્રોન ગુણાકાર પરિબળ હોવું આવશ્યક છે:

એ) > 1; બી) = 1; માં)< 1; Г) 1.

4. ઈલેક્ટ્રોન અને પોઝીટ્રોનનું દળ 9.1 10 –31 કિગ્રા હોય તો ઈલેક્ટ્રોન અને પોઝીટ્રોનના વિનાશ દરમિયાન જે ઉર્જા બહાર પડે છે તે નક્કી કરો.

5. વિદ્યુત શક્તિ શું છે પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ 25% ની કાર્યક્ષમતા સાથે, દરરોજ 220 ગ્રામ યુરેનિયમ-235 આઇસોટોપનો વપરાશ કરો છો?

વિકલ્પ 5

1. સડો દરમિયાન પરમાણુ ન્યુક્લિયસ દ્વારા કયો કણો ઉત્સર્જિત થાય છે?

એ) માત્ર ન્યુટ્રોન; બી) માત્ર -ક્વોન્ટમ;

બી) ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનો; ડી) પોઝીટ્રોન અને ન્યુટ્રોન.

2. ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોન વચ્ચે કયા બળો કાર્ય કરે છે?

એ) ગુરુત્વાકર્ષણ; બી) પરમાણુ;

બી) કુલોમ્બ; ડી) પરમાણુ અને ગુરુત્વાકર્ષણ.

3. સૂર્યની ઊંડાઈમાં, તાપમાન લાખો ડિગ્રી સુધી પહોંચે છે. આ સમજાવ્યું છે:

2, ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં સંક્રમણ દરમિયાન, તેઓએ 1 > 2 સાથે અનુક્રમે તરંગલંબાઇ 1 અને 2 સાથે ફોટોન ઉત્સર્જિત કર્યા. આ રાજ્યોની શક્તિઓ માટે નીચેનો સંબંધ માન્ય છે: ઝડપી પરિભ્રમણતેની ધરીની આસપાસ સૂર્ય;

બી) ભારે ન્યુક્લીનું વિખંડન;

2; બી) થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનપ્રકાશ મધ્યવર્તી કેન્દ્ર;

ડી) ઓક્સિજનમાં હાઇડ્રોજનના દહનની પ્રતિક્રિયા.

4. જ્યારે એલ્યુમિનિયમ આઇસોટોપને -કણો સાથે બોમ્બમારો કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે બહાર આવે છે કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપફોસ્ફરસ, જે પછી પોઝીટ્રોન છોડવા માટે સડી જાય છે. બંને પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણો લખો.

5. જ્યારે બોરોન આઇસોટોપને ન્યુટ્રોન સાથે બોમ્બમારો કરવામાં આવે છે, ત્યારે -કણો રચાય છે. આ પ્રતિક્રિયા માટે સમીકરણ લખો અને તેનું ઉર્જા ઉત્પાદન શોધો.

વિકલ્પ 6

1. હિલીયમ અણુના ન્યુક્લિયસનું દળ વધુ માસહાઇડ્રોજન અણુનું ન્યુક્લિયસ

એ) 2 વખત; બી) 3 વખત; બી) 4 વખત; ડી) 6 વખત.

2. પ્રતિક્રિયામાં સૌપ્રથમ તત્વોનું સંપૂર્ણ પરિવર્તન જોવા મળ્યું હતું, જેના પરિણામે બે ન્યુક્લી દેખાયા હતા:

એ) હાઇડ્રોજન; બી) હિલીયમ; બી) બેરિલિયમ; ડી) બોરોન.

3. કિરણોત્સર્ગી મધ્યવર્તી કેન્દ્રનો કયો અપૂર્ણાંક બે અર્ધ જીવનના સમયના અંતરાલ પછી ક્ષીણ થાય છે?

એ) 25%; બી) 50%; C) 75% D) 100%.

4. થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનની પ્રક્રિયામાં, 5 10 4 કિગ્રા હાઇડ્રોજન 49,644 કિગ્રા હિલીયમમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન કેટલી ઉર્જા છૂટી છે તે નક્કી કરો.

5. દરરોજ 0.2 કિગ્રા યુરેનિયમ-235 આઇસોટોપનો ઉપયોગ કરતી વખતે પરમાણુ રિએક્ટરની શક્તિ 32,000 કેડબલ્યુ છે. ન્યુક્લિયર ફિશન દ્વારા છોડવામાં આવતી ઉર્જાનો કેટલો ઉપયોગ ઉપયોગી થાય છે?

જવાબો

ઓલ્ગા પાવલોવના સોરોકીનાગોર્કી સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના કોમ્પ્યુટેશનલ મેથેમેટિક્સ અને સાયબરનેટિક્સ ફેકલ્ટીમાંથી સ્નાતક થયા. 1988માં N.I. લોબાચેવ્સ્કી. 1993 થી તેઓ ગણિત, ભૌતિકશાસ્ત્ર, કમ્પ્યુટર વિજ્ઞાન અને ICT (છેલ્લા બે વર્ષથી) શીખવે છે. ઉચ્ચતમ લાયકાત શ્રેણીના શિક્ષક. શિક્ષણશાસ્ત્ર વિષયક સામગ્રી સાથેના બે લેખોના લેખક. માન્યતા: "બીજાઓને શીખવવાથી, આપણે આપણી જાતને શીખીએ છીએ." તે અને તેનો પતિ બે બાળકોનો ઉછેર કરે છે. તે પોતાનો તમામ મફત સમય સ્વ-શિક્ષણ માટે સમર્પિત કરે છે. રાંધવા, પાઈ અને કેક બનાવવાનું પસંદ કરે છે.

સરળ અનુભવ દર્શાવે છે. જો નકારાત્મક ચાર્જવાળી ઝીંક પ્લેટ ઇલેક્ટ્રોસ્કોપ સાથે જોડાયેલ હોય (એક ઉપકરણ જે હાજરી દર્શાવે છે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ), પ્રકાશ સાથે પ્રકાશિત અલ્ટ્રાવાયોલેટ દીવો, પછી ખૂબ જ ઝડપથી ઇલેક્ટ્રોસ્કોપ સોય તરફ જશે શૂન્ય સ્થિતિ. આ સૂચવે છે કે ચાર્જ પ્લેટની સપાટી પરથી અદૃશ્ય થઈ ગયો છે. જો આ જ પ્રયોગ હકારાત્મક ચાર્જવાળી પ્લેટ સાથે કરવામાં આવે તો, ઇલેક્ટ્રોસ્કોપની સોય બિલકુલ વિચલિત થશે નહીં. આ પ્રયોગ સૌપ્રથમ 1888 માં રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી એલેક્ઝાન્ડર ગ્રિગોરીવિચ સ્ટોલેટોવ દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો.

એલેક્ઝાંડર ગ્રિગોરીવિચ સ્ટોલેટોવ

જ્યારે પદાર્થ પર પ્રકાશ પડે છે ત્યારે તેનું શું થાય છે?

આપણે જાણીએ છીએ કે પ્રકાશ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન છે, પ્રવાહ છે ક્વોન્ટમ કણો- ફોટોન. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન ધાતુ પર પડે છે, ત્યારે તેમાંથી કેટલાક સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને કેટલાક સપાટીના સ્તર દ્વારા શોષાય છે. જ્યારે શોષાય છે, ત્યારે ફોટોન તેની ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોનને આપે છે. આ ઊર્જા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, ઇલેક્ટ્રોન કાર્ય કરે છે અને ધાતુની સપાટીને છોડી દે છે. પ્લેટ અને ઇલેક્ટ્રોન બંને પાસે છે નકારાત્મક ચાર્જ, તેથી તેઓ એકબીજાને ભગાડે છે અને ઇલેક્ટ્રોન સપાટી પરથી છટકી જાય છે.

જો પ્લેટ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે, તો સપાટી પરથી પછાડવામાં આવેલ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોન તેના દ્વારા ફરીથી આકર્ષિત થશે અને તેની સપાટીને છોડશે નહીં.

શોધનો ઇતિહાસ

ફોટોઈલેક્ટ્રીક ઈફેક્ટની ઘટનાની શોધ ૧૮૯૯માં થઈ હતી પ્રારંભિક XIXસદી

1839 માં, ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક એલેક્ઝાન્ડ્રે એડમંડ બેકરેલએ મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ અને પ્રવાહી (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ) ના ઇન્ટરફેસ પર ફોટોવોલ્ટેઇક અસરનું અવલોકન કર્યું.

એલેક્ઝાન્ડર એડમંડ બેકરેલ

1873 માં, અંગ્રેજી ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયર સ્મિથ વિલોબીએ શોધ્યું કે જો સેલેનિયમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવે છે, તો તેની વિદ્યુત વાહકતા બદલાય છે.

સંશોધન પ્રયોગો હાથ ધરવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો 1887 માં, જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી હેનરિક હર્ટ્ઝે નોંધ્યું કે ચાર્જ થયેલ કેપેસિટર જો તેની પ્લેટો અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગથી પ્રકાશિત થાય છે તો તે ખૂબ ઝડપથી વિસર્જન કરે છે.

હેનરિક હર્ટ્ઝ

1888 માં, જર્મન પ્રાયોગિક ભૌતિકશાસ્ત્રી વિલ્હેમ ગાલવાચે શોધ્યું કે જ્યારે ધાતુ ટૂંકા-તરંગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ સાથે ઇરેડિયેટ થાય છે, ત્યારે ધાતુ તેનો નકારાત્મક ચાર્જ ગુમાવે છે, એટલે કે, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની ઘટના જોવા મળે છે.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના અભ્યાસમાં મોટો ફાળો રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી એલેક્ઝાંડર ગ્રિગોરીવિચ સ્ટોલેટોવ દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો, જેમણે 1888-1890 માં ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરના અભ્યાસ પર વિગતવાર પ્રયોગો કર્યા હતા. આ કરવા માટે, તેણે બે સમાંતર ડિસ્ક ધરાવતા એક વિશિષ્ટ ઉપકરણની રચના કરી. આમાંની એક ડિસ્ક કેથોડ, ધાતુની બનેલી, કાચના કેસની અંદર હતી. બીજી ડિસ્ક એનોડ, ક્વાર્ટઝ ગ્લાસથી બનેલા કેસના અંતમાં મેટલ મેશ લાગુ કરવામાં આવે છે. ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ વૈજ્ઞાનિક દ્વારા તક દ્વારા પસંદ કરવામાં આવ્યો ન હતો. હકીકત એ છે કે તે તમામ પ્રકારના પ્રકાશ તરંગો પ્રસારિત કરે છે, સહિત અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ. સામાન્ય કાચ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગને અવરોધે છે. હાઉસિંગમાંથી હવા બહાર કાઢવામાં આવી હતી. દરેક ડિસ્ક પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું: કેથોડ માટે નકારાત્મક, એનોડ માટે હકારાત્મક.

સ્ટોલેટોવનો અનુભવ

પ્રયોગો દરમિયાન, વૈજ્ઞાનિકે કાચ દ્વારા કેથોડને લાલ, લીલો, વાદળી અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ. વર્તમાનની તીવ્રતા ગેલ્વેનોમીટર દ્વારા રેકોર્ડ કરવામાં આવી હતી, જેમાં મુખ્ય તત્વ અરીસો હતો. ફોટોકરન્ટની તીવ્રતા પર આધાર રાખીને, અરીસો દ્વારા વિચલિત કરવામાં આવ્યો હતો અલગ કોણ. સૌથી મોટી અસરઅલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોના સંપર્કમાં. અને તેમાંથી વધુ સ્પેક્ટ્રમમાં હતા, પ્રકાશની અસર વધુ મજબૂત.

સ્ટોલેટોવે શોધ્યું કે પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ માત્ર નકારાત્મક શુલ્ક જ મુક્ત થાય છે.

કેથોડ વિવિધ ધાતુઓથી બનેલું હતું. એલ્યુમિનિયમ, તાંબુ, જસત, ચાંદી અને નિકલ જેવી ધાતુઓ પ્રકાશ પ્રત્યે સૌથી વધુ સંવેદનશીલ હતી.

1898 માં, તે શોધાયું હતું કે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર દરમિયાન પ્રકાશિત નકારાત્મક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોન છે.

અને 1905 માં, આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસરની ઘટનાને આ રીતે સમજાવી. ખાસ કેસઊર્જાના સંરક્ષણ અને પરિવર્તનનો કાયદો.

બાહ્ય ફોટોઇફેક્ટ

બાહ્ય ફોટોઇફેક્ટ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના પ્રભાવ હેઠળ પદાર્થને છોડવાની પ્રક્રિયાને કહેવામાં આવે છે બાહ્ય ફોટોઇફેક્ટ , અથવા ફોટોઈલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન. સપાટી પરથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન કહેવામાં આવે છે ફોટોઈલેક્ટ્રોન. અનુક્રમે, વિદ્યુત પ્રવાહ, જે તેમના આદેશિત ચળવળ દરમિયાન રચાય છે, કહેવામાં આવે છે ફોટોકરન્ટ.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો પ્રથમ કાયદો

ફોટોકરન્ટની મજબૂતાઈ ઘનતાના સીધા પ્રમાણમાં છે તેજસ્વી પ્રવાહ . કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા જેટલી વધારે છે, તે વધુઇલેક્ટ્રોન 1 સેકન્ડમાં કેથોડમાંથી બહાર નીકળી જશે.

પ્રકાશ પ્રવાહની તીવ્રતા ફોટોનની સંખ્યાના પ્રમાણસર છે. જેમ જેમ ફોટોનની સંખ્યામાં વધારો થાય છે તેમ તેમ ધાતુની સપાટીને છોડીને ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા વધે છે અને ફોટોકરન્ટ બનાવે છે. પરિણામે, વર્તમાન વધે છે.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો બીજો કાયદો

પ્રકાશ દ્વારા બહાર કાઢવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ગતિ ઊર્જા પ્રકાશની આવર્તન સાથે રેખીય રીતે વધે છે અને તેની તીવ્રતા પર આધાર રાખતી નથી.

સપાટી પર ફોટોન ઘટના દ્વારા કબજે કરેલી ઊર્જા સમાન છે:

E = h ν ,ક્યાં ν - ઘટના ફોટોનની આવર્તન; h - પ્લાન્ક સતત.

ઊર્જા પ્રાપ્ત કર્યા એક તત્વના અણુઓ જે ઊર્જા સાથે અવસ્થામાં હતા , ઇલેક્ટ્રોન કાર્ય કાર્ય કરે છે φ . બાકીની ઊર્જા એ ફોટોઈલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા છે.

ઊર્જાના સંરક્ષણનો કાયદો નીચેની સમાનતા સૂચવે છે:

h·ν=φ + W e , ક્યાં ડબલ્યુ ઇ - ધાતુમાંથી વિદાયની ક્ષણે ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ ગતિ ઊર્જા.

h·ν=φ + m v 2/2

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો ત્રીજો કાયદો

દરેક પદાર્થ માટે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની લાલ મર્યાદા હોય છે, એટલે કે, પ્રકાશની ન્યૂનતમ આવર્તન ν મિનિટ(અથવા મહત્તમ લંબાઈમોજા λ મહત્તમ), જેના પર ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર હજી પણ શક્ય છે, અને જો ν˂ ν મિનિટ, પછી ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર હવે થતી નથી.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર પ્રકાશની ચોક્કસ આવર્તનથી શરૂ થાય છે νmin . આ આવર્તન પર, કહેવાય છે ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની "લાલ" સરહદ, ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન શરૂ થાય છે.

h ν મિનિટ = φ .

જો ફોટોન આવર્તન ઓછી હોય νmin , તેની ઉર્જા ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને "નોકઆઉટ" કરવા માટે પૂરતી નહીં હોય.

આંતરિક ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર

જો, રેડિયેશનના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન તેમના અણુઓ સાથે જોડાણ ગુમાવે છે, પરંતુ નક્કર અને પ્રવાહી સેમિકન્ડક્ટર્સ અને ડાઇલેક્ટ્રિક્સ છોડતા નથી, પરંતુ તેમની અંદર મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન તરીકે રહે છે, તો આ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરને આંતરિક કહેવામાં આવે છે. પરિણામે, ઇલેક્ટ્રોન સાથે ફરીથી વિતરિત કરવામાં આવે છે ઊર્જા સ્થિતિઓ. ચાર્જ કેરિયર્સની સાંદ્રતા બદલાય છે અને એ ફોટોકન્ડક્ટિવિટી(પ્રકાશના સંપર્કમાં આવે ત્યારે વાહકતામાં વધારો).

આંતરિક ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર પણ સમાવેશ થાય છે વાલ્વ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર, અથવા અવરોધ સ્તરમાં ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર. આ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર ત્યારે થાય છે જ્યારે, પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન શરીરની સપાટીને છોડીને બીજામાં જાય છે, શરીરનો સંપર્ક કરે છે - સેમિકન્ડક્ટર અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની અરજી

બધા ઉપકરણો કે જેના ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંત ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર પર આધારિત છે તેને કહેવામાં આવે છે ફોટોસેલ્સ. વિશ્વનું પ્રથમ ફોટોસેલ સ્ટોલેટોવનું ઉપકરણ હતું, જે તેમના દ્વારા ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો અભ્યાસ કરવા પ્રયોગો કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યું હતું.

ઓટોમેશન અને ટેલીમિકેનિક્સમાં વિવિધ પ્રકારના ઉપકરણોમાં ફોટોસેલ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ફોટોસેલ્સ વિના, કમ્પ્યુટર ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ (CNC) મશીનોને નિયંત્રિત કરવું અશક્ય છે, જે માનવ હસ્તક્ષેપ વિના રેખાંકનો અનુસાર ભાગો બનાવી શકે છે. તેમની મદદથી, ફિલ્મમાંથી અવાજ વાંચવામાં આવે છે. તેઓ વિવિધ નિયંત્રણ ઉપકરણોનો ભાગ છે, ઉપકરણને રોકવા અને અવરોધિત કરવામાં મદદ કરે છે યોગ્ય ક્ષણ. ફોટોસેલ્સની મદદથી, સ્ટ્રીટ લાઇટિંગ રાત્રિના સમયે ચાલુ થાય છે અને પરોઢિયે બંધ થાય છે. તેઓ મેટ્રોમાં ટર્નસ્ટાઇલ અને જમીન પરના બીકોન્સને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે અને જ્યારે ટ્રેન ક્રોસિંગની નજીક આવે છે ત્યારે અવરોધ ઓછો કરે છે. તેનો ઉપયોગ ટેલિસ્કોપ અને સોલર પેનલમાં થાય છે.

1887 માં જર્મન વૈજ્ઞાનિક હર્ટ્ઝપર પ્રકાશનો પ્રભાવ શોધ્યો વિદ્યુત સ્રાવ. અભ્યાસ કરે છે સ્પાર્ક સ્રાવ, હર્ટ્ઝે શોધ્યું કે જો નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોથી પ્રકાશિત થાય છે, તો ડિસ્ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર ઓછા વોલ્ટેજ પર થાય છે.

તે વધુ જાણવા મળ્યું હતું કે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોસ્કોપ સાથે જોડાયેલ નકારાત્મક ચાર્જ મેટલ પ્લેટ પર પ્રકાશ પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોસ્કોપની સોય નીચે ખસે છે. આ દર્શાવે છે કે ઇલેક્ટ્રિક આર્ક દ્વારા પ્રકાશિત મેટલ પ્લેટ તેનો નકારાત્મક ચાર્જ ગુમાવી રહી છે. હકારાત્મક ચાર્જજ્યારે પ્રકાશિત થાય ત્યારે મેટલ પ્લેટ રંગ ગુમાવતી નથી.

નુકશાન મેટલ સંસ્થાઓજ્યારે નકારાત્મક પ્રકાશના કિરણો દ્વારા પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે તેને ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર અથવા ફક્ત ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર કહેવામાં આવે છે.

પ્રખ્યાત રશિયન વૈજ્ઞાનિક એજી સ્ટોલેટોવ દ્વારા 1888 થી આ ઘટનાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે.

સ્ટોલેટોવે બે નાની ડિસ્ક ધરાવતી ઇન્સ્ટોલેશનનો ઉપયોગ કરીને ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો અભ્યાસ કર્યો. એક નક્કર ઝિંક પ્લેટ અને પાતળી જાળી એકબીજાની સામે ઊભી રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવી હતી, જે કેપેસિટર બનાવે છે. તેની પ્લેટો ધ્રુવો સાથે જોડાયેલી હતી અને પછી ઇલેક્ટ્રિક આર્કના પ્રકાશથી પ્રકાશિત થતી હતી.

નક્કર ઝિંક ડિસ્કની સપાટી પર જાળી દ્વારા પ્રકાશ મુક્તપણે પ્રવેશ કરે છે.

સ્ટોલેટોવે સ્થાપિત કર્યું કે જો કેપેસિટરની ઝીંક પ્લેટ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત (તે કેથોડ છે) ના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ હોય, તો સર્કિટ સાથે જોડાયેલ ગેલ્વેનોમીટર વર્તમાન દર્શાવે છે. જો કેથોડ એ ગ્રીડ છે, તો ત્યાં કોઈ વર્તમાન નથી. આનો અર્થ એ છે કે પ્રકાશિત ઝીંક પ્લેટ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણોનું ઉત્સર્જન કરે છે, જે તેની અને ગ્રીડ વચ્ચેના અંતરમાં વર્તમાનનું અસ્તિત્વ નક્કી કરે છે.

સ્ટોલેટોવ, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો અભ્યાસ કરી રહ્યો હતો, જેનું ભૌતિકશાસ્ત્ર હજુ સુધી જાહેર થયું ન હતું, તેણે તેના પ્રયોગો માટે વિવિધ પ્રકારની ધાતુઓમાંથી ડિસ્ક લીધી: એલ્યુમિનિયમ, તાંબુ, જસત, ચાંદી, નિકલ. તેમને વોલ્ટેજ સ્ત્રોતના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડતા, તેણે જોયું કે કેવી રીતે, તેના સર્કિટમાં ચાપના પ્રભાવ હેઠળ પાયલોટ પ્લાન્ટવિદ્યુત પ્રવાહ આવ્યો. આ પ્રવાહને ફોટોકરન્ટ કહેવામાં આવે છે.

જેમ જેમ કેપેસિટર પ્લેટો વચ્ચેનો વોલ્ટેજ વધતો જાય તેમ તેમ ફોટોકરન્ટ વધતો જાય છે, જે ચોક્કસ વોલ્ટેજ પર તેની કિંમત સુધી પહોંચે છે. મહત્તમ મૂલ્ય, જેને સંતૃપ્તિ ફોટોકરન્ટ કહેવાય છે.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની તપાસ કરતા, જેનું ભૌતિકશાસ્ત્ર કેથોડ પ્લેટ પરની તીવ્રતાની ઘટના પર સંતૃપ્તિ ફોટોકરન્ટની અવલંબન સાથે અસ્પષ્ટ રીતે જોડાયેલું છે, સ્ટોલેટોવે સ્થાપના કરી. આગામી કાયદો: સંતૃપ્તિ ફોટોકરન્ટનું મૂલ્ય મેટલ પ્લેટ પરના પ્રકાશ પ્રવાહની ઘટનાના સીધા પ્રમાણસર હશે.

આ કાયદાને સ્ટોલેટોવ કહેવામાં આવે છે.

પાછળથી તે સ્થાપિત થયું હતું કે ફોટોકરન્ટ એ પ્રકાશ દ્વારા મેટલમાંથી ફાટી ગયેલા ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ છે.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો સિદ્ધાંત વ્યાપક જોવા મળ્યો છે વ્યવહારુ એપ્લિકેશન. આમ, આ ઘટનાના આધારે ઉપકરણો બનાવવામાં આવ્યા હતા. તેમને ફોટોસેલ્સ કહેવામાં આવે છે.

પ્રકાશસંવેદનશીલ સ્તર - કેથોડ - લગભગ સમગ્રને આવરી લે છે આંતરિક સપાટીકાચનો કન્ટેનર, પ્રકાશ ઍક્સેસ માટે નાની વિંડોના અપવાદ સાથે. એનોડ એ સિલિન્ડરની અંદર નિશ્ચિત વાયર રિંગ છે. સિલિન્ડરમાં વેક્યુમ છે.

જો તમે બેટરીના સકારાત્મક ધ્રુવ સાથે રિંગને અને ગેલ્વેનોમીટર દ્વારા પ્રકાશસંવેદનશીલ ધાતુના સ્તરને તેના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડો છો, તો પછી જ્યારે સ્તર યોગ્ય પ્રકાશ સ્ત્રોત દ્વારા પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે સર્કિટમાં પ્રવાહ દેખાશે.

તમે બેટરીને સંપૂર્ણપણે બંધ કરી શકો છો, પરંતુ તે પછી પણ અમે વર્તમાનનું અવલોકન કરીશું, માત્ર એક ખૂબ જ નબળો, કારણ કે પ્રકાશ દ્વારા બહાર નીકળેલા ઇલેક્ટ્રોનનો માત્ર એક નજીવો ભાગ વાયર રિંગ પર પડશે - એનોડ. અસરને વધારવા માટે, લગભગ 80-100 V નો વોલ્ટેજ જરૂરી છે.

ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર, જેનું ભૌતિકશાસ્ત્ર આવા તત્વોમાં વપરાય છે, તે કોઈપણ ધાતુનો ઉપયોગ કરીને અવલોકન કરી શકાય છે. જો કે, તેમાંના મોટાભાગના, જેમ કે તાંબુ, આયર્ન, પ્લેટિનમ, ટંગસ્ટન, માત્ર માટે જ સંવેદનશીલ હોય છે. આલ્કલી ધાતુઓ- પોટેશિયમ, સોડિયમ અને ખાસ કરીને સીઝિયમ દૃશ્યમાન કિરણો પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે. તેનો ઉપયોગ ફોટોસેલ કેથોડ્સના ઉત્પાદન માટે થાય છે.