原子の問題

光電管の陰極に、波長 $4.4\times 10^{-7}\text{m}$ の単色光を仕事率 $9.0\times 10^{-4}\text{W}$ で当てる。光はすべて陰極に当たる。陰極に当たった光子のうち $5.0\%$ がそれぞれ光電子を 1 個ずつ放出する。陽極と陰極の間には十分大きな電圧が加えてあり、放出された光電子はすべて陽極に達する。このときの光電流（飽和電流）の大きさは何 A か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、プランク定数を $h=6.6\times 10^{-34}\text{J⋅s}$、光の速さを $c=3.0\times 10^8\text{m/s}$、電気素量を $e=1.6\times 10^{-19}\text{C}$ とする。

光電管の陰極に、波長 $5.0\times 10^{-7}\text{m}$ の単色光を、毎秒 $2.0\times 10^{-3}\text{J}$ のエネルギー（仕事率 $2.0\text{mW}$）で当てたところ、光電効果が起こった。陰極に当たった光子のうち $1.0\%$ が、それぞれ 1 個ずつ光電子を飛び出させるものとする。陽極の電位を陰極より十分高くして、飛び出した光電子がすべて陽極に達するようにしたとき、光電管を流れる電流（飽和電流）の大きさは何 $\mu \text{A}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、プランク定数を $6.6\times 10^{-34}\text{J}\cdot \text{s}$、真空中の光の速さを $3.0\times 10^8\text{m/s}$、電気素量を $1.6\times 10^{-19}\text{C}$ とする。

光電管の陰極に、光子 1 個のエネルギーが $2.5\text{eV}$ の単色光を、仕事率 $4.0\times 10^{-3}\text{W}$ で当てた。光はすべて陰極に当たるものとする。陽極の電位を十分に高くしたところ、光電流の大きさは一定値（飽和電流）$8.0\times 10^{-6}\text{A}$ になった。

陰極に当たった光子のうち、光電子をたたき出した光子の割合は何 % か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、電気素量を $e=1.6\times 10^{-19}\text{C}$、$1\text{eV}=1.6\times 10^{-19}\text{J}$ とする。また、光電子をたたき出す光子 1 個は光電子 1 個を放出させ、飽和電流のときは放出された光電子がすべて陽極に達するものとする。

真空の光電管の陰極に、波長 $4.0\times 10^{-7}\mathrm{m}$ の単色光を、毎秒 $1.0\times 10^{-3}\mathrm{J}$ のエネルギー（仕事率 $1.0\times 10^{-3}\mathrm{W}$）で当てる。この光で陰極では光電効果が起こり、陰極に入射した光子 $50$ 個あたり平均 $1$ 個の割合で光電子が飛び出す。陽極には陰極に対して十分高い電位を与えてあり、飛び出した光電子はすべて陽極に達する。

このとき光電管を流れる電流（飽和電流）の大きさは何 A か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、プランク定数を $6.6\times 10^{-34}\mathrm{J}\cdot \mathrm{s}$、真空中の光の速さを $3.0\times 10^{8}m/s$、電気素量を $1.6\times 10^{-19}\mathrm{C}$ とする。

ある金属の限界振動数は $5.0\times 10^{14}\text{Hz}$ である。この金属の表面に振動数 $1.2\times 10^{15}\text{Hz}$ の単色光を当てたところ、光電子が飛び出した。このときの阻止電圧（光電流が $0$ になるときの、陰極に対する陽極の電位の低さ）は何 V か。プランク定数を $h=6.6\times 10^{-34}\text{J⋅s}$、電気素量を $e=1.6\times 10^{-19}\text{C}$ とし、有効数字 2 桁で答えよ。