2023 A/L Physics Past Paper · Question 14 (Sinhala Medium)

Answer: (3) $3hf_0$

දී ඇති තොරතුරු

දන්නා දේ:

ලෝහයේ දේහලී සංඛ්‍යාතය $f_0$.

ලෝහය මත පතිත වන ආලෝකයේ සංඛ්‍යාතය $f = 4f_0$.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුතු දේ: නිකුත් වන ඉලෙක්ට්‍රෝනවල උපරිම චාලක ශක්තිය $K_{\max}$.

සෑම අකුරක්ම කුමක් දැක්වේ ද:

$f$ ($\text{Hz}$): ලෝහය මත පතිත වන ආලෝකයේ සංඛ්‍යාතය.

$f_0$ ($\text{Hz}$): ලෝහයේ දේහලී සංඛ්‍යාතය.

$h$ ($\text{J s}$): ප්ලාන්ක් නියතය.

$\phi$ ($\text{J}$): ලෝහයේ කාර්ය ශ්‍රිතය.

$K_{\max}$ ($\text{J}$): නිකුත් වන ඉලෙක්ට්‍රෝනයක උපරිම චාලක ශක්තිය.

අදාළ න්‍යාය

ලෝහ පෘෂ්ඨයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් නිදහස් වීම සඳහා අවශ්‍ය ශක්තිය ඒ ලෝහයේ කාර්ය ශ්‍රිතය (work function) නමින් හැඳින්වෙයි. එය $\phi$ සංකේතයෙන් නිරූපණය කළ හොත්, විමෝචනය වන ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට තිබිය හැකි උපරිම චාලක ශක්තිය $k_{max} = hf - \phi$ විය යුතු ය.

කාර්ය ශ්‍රිතය ලෝහය මත රඳා පවතින නියතයක් නිසා ලෝහ පෘෂ්ඨය මත පතිත කරන ආලෝකයේ සංඛ්‍යාතය ක්‍රමයෙන් අඩු කර ගෙන යෑමේ දී ඉලෙක්ට්‍රෝනයට ලැබෙන චාලක ශක්තිය ක්‍රමයෙන් අඩු වී, එක්තරා සංඛ්‍යාතයක දී ශුන්‍ය බවට පත් වෙයි. මෙයට වඩා සංඛ්‍යාතය අඩු කළ හොත් ඉලෙක්ට්‍රෝනය නිදහස් වීම සඳහා ෆෝටෝනයෙන් ලැබෙන ශක්තිය ප්‍රමාණවත් නොවන නිසා ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණය සිදු නොවේ. මේ නිසා චාලක ශක්තිය ශුන්‍ය වන අවස්ථාවේ දී සංඛ්‍යාතය දේහලී සංඛ්‍යාතයයි.

පළමු උද්ධෘතය ඉලෙක්ට්‍රෝනයට ඉතිරි වන ශක්තිය දෙයි. දෙවන උද්ධෘතය කියන්නේ දේහලී සංඛ්‍යාතයේ දී මේ ශක්තිය ශුන්‍ය බවයි.

එබැවින් දේහලී සංඛ්‍යාතයේ දී ආලෝක ශක්තිය $hf_0$ සම්පූර්ණයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝනය නිදහස් කිරීමට වැය වේ. එනම් $\phi = hf_0$.

උදාහරණයක් ලෙස, උත්සවයක දොරටුවේ ගෙවීම සිතන්න. සෑම කාසියක්ම ආලෝක ශක්ති පොදියකි. දොරටු ගාස්තුව කාර්ය ශ්‍රිතයයි.

ගාස්තුවට හරියටම සමාන කාසියකින් ඔබට ඇතුළු විය හැකි ය, ඉතිරි වන්නේ කිසිවක් නැත. විශාල කාසියකින් ඇතුළු වී ඉතිරි මුදලක් ද ලැබේ.

ඒ ඉතිරි මුදල ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ චාලක ශක්තියයි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$K_{\max} = hf - \phi$

$0 = hf_0 - \phi$

$\phi = hf_0$

$K_{\max} = hf - hf_0$

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

ශක්තිය $hf_0$ හි ගුණාකාරයක් ලෙස ලැබේ, එබැවින් ඒකක වෙනස් කිරීම අවශ්‍ය නැත. අපි $h$ සහ $f_0$ සංකේත ලෙසම තබා ගනිමු.

$hf_0$

$\phi = hf_0$

$4hf_0$

$hf = h \times 4f_0$

$3hf_0$

$K_{\max} = 4hf_0 - hf_0$

තර්කය / ගණනය

ආලෝක ශක්ති පොදිය $4hf_0$ රැගෙන එයි.

ඉලෙක්ට්‍රෝනය නිදහස් කිරීමට $hf_0$ වැය වේ.

ඉතිරිය $4hf_0 - hf_0 = 3hf_0$ චාලක ශක්තිය බවට පත් වේ. ඒ (3) විකල්පය.

පරීක්ෂා කිරීම

$a - b$

ඒකකය: $h$ හි ඒකකය $\text{J s}$, $f_0$ හි ඒකකය $\text{Hz} = \text{s}^{-1}$. එබැවින් $hf_0$ හි ඒකකය $\text{J}$, එය ශක්තියකි, තිබිය යුතු ආකාරයෙන් ම.

මෙය තේරුමක් ඇත්තේ ද?

පිළිතුර නැවත ආදේශ කරන්න: $K_{\max} + \phi = 3hf_0 + hf_0 = 4hf_0 = h \times 4f_0$. එය අපට දුන් ආලෝකයයි.

ශක්තියෙන් කොටසක් වැය වූ බැවින් චාලක ශක්තිය ආලෝක ශක්තිය $4hf_0$ ට වඩා අඩු විය යුතු ය. $3hf_0$ අඩුය, එබැවින් ගැළපේ.

නිගමනය

$K_{\max} = 3hf_0$

උපරිම චාලක ශක්තිය $K_{\max} = hf - hf_0 = 4hf_0 - hf_0 = 3hf_0$.

පිළිතුර (3) යි.

දේහලී සංඛ්‍යාතයෙන් කාර්ය ශ්‍රිතය ගන්න: $\phi = hf_0$.

ඉන්පසු එය ආලෝක ශක්තියෙන් අඩු කරන්න: $K_{\max} = hf - hf_0$. නැවත ආදේශ කර පරීක්ෂා කරන්න: $K_{\max} + hf_0$ මගින් $hf$ ලැබිය යුතු ය.

විභාග ඉඟිය