2019 A/L Physics Past Paper · Question 32 (Tamil Medium)

ஒளிமின் விளைவு: உயர் அலைநீளம்

சுற்றிவரும் செய்மதி ஒன்றின் ஒரு பகுதி, வேலைச் சார்பு 5 eV5\ \text{eV} ஐ உடைய ஓர் உலோகத்தினால் முலாமிடப்பட்டுள்ளது. பிளாங்கின் மாறிலி 4.1×10−15 eV s4.1 \times 10^{-15}\ \text{eV s} உம் ஒளியின் கதி 3×108 m s−13 \times 10^8\ \text{m s}^{-1} உம் ஆகும். முலாமிடப்பட்ட உலோகத்திலிருந்து ஓர் இலத்திரனை வெளியேற்றுவதற்கு அதன் மீது படும் சூரியவொளிக்கு இருக்கத்தக்க மிகவும் நீண்ட அலைநீளம் யாது?

  1. (1) 12.3 nm
  2. (2) 246 nm
  3. (3) 683 nm
  4. (4) 800 nm
  5. (5) 1230 nm
Answer and explanation

Answer: (2) 246 nm

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எமக்குத் தெரிந்தவை:

வேலைச் சார்பு φ=5\varphi = 5 eV.

h=4.1×10−15h = 4.1 \times 10^{-15} eV s.

c=3×108 m s−1c = 3 \times 10^8\ \text{m s}^{-1}.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது:

இலத்திரனை வெளியேற்றக்கூடிய மிக நீண்ட அலைநீளம் λmax\lambda_{max}.

இந்த அலைநீளத்தில் போட்டனுக்குப் போதுமான சக்தி மட்டுமே உண்டு.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

இங்கு hh பிளாங்கின் மாறிலி, ff உறிஞ்சப்பட்ட போட்டோனின் மீடிறன்.

ஒளி போட்டன்களாக வருகிறது.

ஒரு போட்டனின் சக்தி:

E=hf=hcλE = hf = \dfrac{hc}{\lambda}

ஒரு போட்டன் தன் முழுச் சக்தியையும் ஓர் இலத்திரனுக்குக் கொடுக்கிறது.

வெளியேற இலத்திரனுக்குக் குறைந்தது வேலைச் சார்பு φ\varphi தேவை.

நீண்ட அலை குறைந்த சக்தியைத் தருகிறது.

ஆகவே மிக நீண்ட அலை E=φE = \varphi ஆகும் அலை.

உலோக மேற்பரப்பிலிருந்து இலத்திரனொன்று விடுவிக்கப்படுவதற்கு தேவையான சக்தியானது அவ்வுலோகத்தின் வேலைச்சார்பு (work function) எனப்படுகிறது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

E=hf=hcλE = hf = \frac{hc}{\lambda}

hcλmax=φ⇒λmax=hcφ\frac{hc}{\lambda_{max}} = \varphi \Rightarrow \lambda_{max} = \frac{hc}{\varphi}

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

அலகுகள்:

hh eV s இலும் φ\varphi eV இலும் தரப்பட்டுள்ளன.

eV நீங்குகிறது. ஆகவே λ\lambda மீற்றரில் கிடைக்கும்.

eV ஐ ஜூலாக மாற்றத் தேவையில்லை.

காரணம் / கணக்கீடு

λmax=4.1×10−15×3×1085\lambda_{max} = \frac{4.1 \times 10^{-15} \times 3 \times 10^8}{5}

λmax=1.23×10−65\lambda_{max} = \frac{1.23 \times 10^{-6}}{5}

246246

λmax=2.46×10−7 m\lambda_{max} = 2.46 \times 10^{-7}\ \text{m}

2.46×10−72.46 \times 10^{-7} m என்பது 246 nm.

இது தெரிவு (2).

சரிபார்ப்பு

h∗c/phih * c / phi

விடை பொருத்தமானதா?

246 nm கழியூதா ஒளி.

கட்புல ஒளி 400 nm முதல் 700 nm வரை. அது மிக நீளம்.

ஆகவே சூரியவொளியின் கழியூதாப் பகுதி மட்டுமே இவ்வுலோகத்திலிருந்து இலத்திரன்களை வெளியேற்றும்.

முடிவு

λmax=246 nm\lambda_{max} = 246\ \text{nm}

λmax=hcφ=1.23×10−65=246 nm\lambda_{max} = \dfrac{hc}{\varphi} = \dfrac{1.23 \times 10^{-6}}{5} = 246\ \text{nm}

ஆகவே விடை தெரிவு (2).

hc≈1240hc \approx 1240 eV nm என்பதை நினைவில் வைத்தால்:

λ (nm)=1240E (eV)\lambda\,(\text{nm}) = \dfrac{1240}{E\,(\text{eV})}

இங்கே hchc என்பது 12301230 eV nm.

பரீட்சைக் குறிப்பு

සිංහල · English