Dual Nature: Photon and Matter Waves MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Dual Nature: Photon and Matter Waves - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Last updated on Jul 16, 2025

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Latest Dual Nature: Photon and Matter Waves MCQ Objective Questions

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 1:

निम्नलिखित में से किस भौतिक व्यवस्था या तरंग घटना में अप्रगामी तरंगों का उत्पादन संभव है? तारों और तरंग अन्योन्यक्रियाओं की विभिन्न स्थितियों पर विचार करें।

  1. एक तार पर जो दोनों सिरों पर स्थिर है।
  2. एक तार पर जो एक सिरे पर स्थिर है और दूसरे सिरे पर मुक्त है।
  3. जब कोई तरंग दीवार से टकराने के बाद परावर्तित होती है।
  4. जब दो समान तरंगें जिनमें π का कलांतर है, एक ही दिशा में गति करती हैं।

Answer (Detailed Solution Below)

Option :

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 1 Detailed Solution

व्याख्या:

जब समान आवृत्ति और आयाम की दो तरंगें किसी माध्यम से विपरीत दिशाओं में गति करती हैं, तो अप्रगामी तरंगें बनती हैं।

सही उत्तर: 1, 2, 3

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 2:

हाइड्रोजन जैसा परमाणु (परमाणु संख्या Z) क्वांटम संख्या n के साथ उच्च उत्तेजित अवस्था में है। परमाणु क्रमशः 102 eV और 170 eV ऊर्जा वाले दो फोटॉन उत्सर्जित करके पहली उत्तेजित अवस्था में संक्रमण कर सकता है। वैकल्पिक रूप से, यह क्रमशः 425 eV और 595 eV ऊर्जा वाले फोटॉन उत्सर्जित करके दूसरी उत्तेजित अवस्था में संक्रमण कर सकता है। हाइड्रोजन परमाणु की आयनीकरण ऊर्जा 136 eV है। n और Z का अनुपात α : 2 है। α का मान निर्धारित करें।

Answer (Detailed Solution Below) 4

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 2 Detailed Solution

गणना:

परमाणु संख्या Z वाले हाइड्रोजन जैसे परमाणु की ऊर्जा समीकरण द्वारा दी गई है:

En = (136Z2) / n2 eV

जहाँ n मुख्य क्वांटम संख्या है। पहली उत्तेजित अवस्था (n = 2) और दूसरी उत्तेजित अवस्था (n = 3) में ऊर्जाएँ हैं:

E2 = (136Z2) / 22 eV

E3 = (136Z2) / 32 eV

En और E2 के बीच ऊर्जा अंतराल उत्सर्जित फोटॉनों की कुल ऊर्जा के बराबर है, जो 102 eV और 170 eV (यानी, 272 eV) का योग है:

En - E2 = 136Z2 (1 / 22 - 1 / n2) = 102 + 170 = 272 eV

इसी प्रकार, En और E3 के बीच ऊर्जा अंतराल 425 eV और 595 eV (यानी, 1020 eV) के योग के बराबर है:

En - E3 = 136Z2 (1 / 32 - 1 / n2) = 425 + 595 = 1020 eV

अब, इन दो समीकरणों को हल करें:

समीकरण 1 से: 136Z2 (1 / 22 - 1 / n2) = 272

समीकरण 2 से: 136Z2 (1 / 32 - 1 / n2) = 1020

इन समीकरणों को हल करने पर हमें प्राप्त होता है:

n = 6

Z = 3

उत्तर: n = 6, Z = 3

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 3:

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एक प्रकाशविद्युत प्रयोग में, जब आवृत्ति f का एकवर्णीय प्रकाश किसी धातु की सतह पर आपतित होता है, तो प्रकाश इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। निम्नलिखित में से कौन सा परिवर्तन निरोधी विभव में वृद्धि करेगा?

  1. आपतित प्रकाश की तीव्रता बढ़ाना
  2. लंबी तरंगदैर्ध्य के प्रकाश का उपयोग करना
  3. उच्च आवृत्ति के प्रकाश का उपयोग करना
  4. धातु के कार्य फलन को घटाना

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : उच्च आवृत्ति के प्रकाश का उपयोग करना

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 3 Detailed Solution

व्याख्या:

निरोधक विभव Vstop प्रकाश इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा से संबंधित है:

eVstop = hf - ϕ

जहाँ:

  • h प्लांक नियतांक है
  • f आपतित प्रकाश की आवृत्ति है
  • ϕ धातु का कार्य फलन है

समीकरण से, आवृत्ति f बढ़ाने पर प्रकाश इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा बढ़ती है, इसलिए निरोधी विभव बढ़ता है।

नोट: तीव्रता बढ़ाने से उत्सर्जित प्रकाश इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रभावित होती है, उनकी गतिज ऊर्जा नहीं।

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 4:

हाइड्रोजन जैसे आयनों के लिए बोर के परमाणु मॉडल की मान्यता मानते हुए, अपनी मूल अवस्था में Li++ आयन की त्रिज्या 1Xa0 द्वारा दी गई है जहाँ X = _____. (जहाँ a0 पहली बोर त्रिज्या है।)

  1. 2
  2. 1
  3. 3
  4. 9

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 3

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 4 Detailed Solution

गणना:

बोर के मॉडल के अनुसार, हाइड्रोजन जैसे आयन की त्रिज्या इस प्रकार दी गई है:

r = r0 × (n2 / Z)

Li++ आयन के लिए:

Z = 3 (लिथियम का परमाणु क्रमांक)

n = 1 (मूल अवस्था)

⇒ r = r0 × (12 / 3) = r0 / 3

चूँकि r0 = a0 (बोर त्रिज्या),

⇒ r = a0 / 3 = (1 / X) × a0

इस प्रकार, X = 3

अंतिम उत्तर: 3

इसलिए, सही विकल्प (3) है।

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 5:

विकिरणों का तरंगदैर्ध्य, जिसके लिये वर्णक्रम में ऊर्जा अधिकतम है, 490 nm है। सूर्य का प्रभावी ताप है

  1. 6920 K
  2. 6000 K
  3. 5914 K
  4. 5820 K

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 5914 K

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 5 Detailed Solution

सिद्धांत:

यह समस्या वीन विस्थापन नियम से संबंधित है, जो एक कृष्णिका के तापमान से अधिकतम तीव्रता के विकिरण की तरंगदैर्ध्य को जोड़ता है।

वीन विस्थापन नियम: λmax x T = b

जहाँ:

λmax = अधिकतम तीव्रता की तरंगदैर्ध्य (मीटर में)

T = कृष्णिका का तापमान (केल्विन में)

b = वीन नियतांक = 2.898 x 10-3 m·K

गणना:

दिया गया है:

अधिकतम तीव्रता की तरंगदैर्ध्य, λmax = 490 nm = 490 x 10-9 m

वीन नियतांक, b = 2.898 x 10-3 m·K

सूत्र का उपयोग करके: λmax x T = b

⇒ T = b / λmax

⇒ T = (2.898 x 10-3) / (490 x 10-9)

⇒ T = 5914 K

∴ सूर्य का प्रभावी तापमान लगभग 5914 K है।

Top Dual Nature: Photon and Matter Waves MCQ Objective Questions

एक प्रकाश-सुग्राही सतह के लिए कार्य फलन 3.3 × 10-19 J है। थ्रेशोल्ड आवृत्ति ज्ञात कीजिए। (h = 6.6 × 10-34 Js लीजिए) 

  1. 5 × 1014 Hz
  2. 0.5 × 1014 Hz
  3. 25 × 1014 Hz
  4. 2.5 × 1014 Hz

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 5 × 1014 Hz

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 6 Detailed Solution

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संकल्पना:

  • धातु की सतह से इलेक्ट्रान हटाने के लिए लगने वाली न्यूनतम ऊर्जा को धातु का कार्य फलन(φ) कहा जाता है।
  • गणितीय रुप से इसे निम्न प्रकार से लिखा जा सकता है

Φ=hνo=hcλ0

जहाँ νo = थ्रेशोल्ड आवृत्ति, λo = थ्रेशोल्ड तरंगदैर्ध्य और c = प्रकाश की गति 

स्पष्टीकरण:

दिया गया है– φ = 3.3 × 10-19 J और h = 6.6 × 10-34 Js

कार्य फलन को इस प्रकार लिखा जाता है-

ν­o = φ/h

νo=3.3×10196.6×1034=0.5×1015=5×1014Hz

 आवृत्ति v (थ्रेशोल्ड आवृत्ति v0 से उच्च) के प्रकाश के लिए उत्सर्जित फोटो इलेक्ट्राॅन की संख्या किसके समानुपाती होती है?

  1. थ्रेशोल्ड आवृत्ति(v0)
  2. प्रकाश की तीव्रता
  3. प्रकाश की आवृत्ति (v)
  4. v - v0

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : प्रकाश की तीव्रता

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 7 Detailed Solution

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सही उत्तर विकल्प 2) है अर्थात् प्रकाश की तीव्रता

संकल्पना:

  • प्रकाश विद्युत प्रभाव: प्रकाश विद्युत प्रभाव एक घटना है जिसमें इलेक्ट्रॉनों को धातु की सतह से निकाल दिया जाता है जब उस पर पर्याप्त आवृत्ति का प्रकाश आपतित होता है।
    • ​आइंस्टीन ने सुझाव दिया कि प्रकाश एक कण की तरह व्यवहार करता है और प्रकाश के प्रत्येक कण में ऊर्जा होती है जिसे फोटॉन कहा जाता है।
    • जब एक फोटॉन धातु की सतह पर गिरता है, तो फोटॉन की ऊर्जा इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित हो जाती है।
    • ऊर्जा का कुछ हिस्सा धातु की सतह से इलेक्ट्रॉन को हटाने में उपयोग किया जाता है, और शेष उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन के लिए गतिज ऊर्जा प्रदान करने में जाता है।

इस प्रकार,फोटान की कुल ऊर्जा = इलेक्ट्राॅन को निकालने में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा + इलेक्ट्राॅन की गतिज ऊर्जा। इसे निम्न समीकरण द्वारा दिया जा सकता है:

E = W + EK

जहाँ E फोटाॅ की ऊर्जा, W एक इलेक्ट्राॅन से उत्सर्जित न्यूनतम ऊर्जा, और KE एक उत्सर्जित इलेक्ट्राॅन द्वारा प्राप्त अधिकतम गतिज ऊर्जा 

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स्पष्टीकरण:

  • इलेक्ट्रॉनों केवल तभी निकाला जाता है जब धातु की सतह पर थ्रेशोल्ड आवृत्ति से अधिक आवृत्ति का प्रकाश होता है।
  • प्रकाश की तीव्रता प्रति यूनिट क्षेत्रफल में फोटॉन ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करती है।
    • इसलिए, प्रकाश की तीव्रता जितनी अधिक होगी,फोटॉनों की संख्या उतनी अधिक होगी, और परिणामस्वरूप,निष्कासित इलेक्ट्रॉनों की संख्या उतनी अधिक होगी।

इलेक्ट्रॉनों की तरंग प्रकृति सबसे पहले किसके द्वारा सिद्ध की गई थी?

  1. प्रकाश विद्युत प्रभाव
  2. द्वि स्लिट प्रयोग
  3. डेविसन और जर्मर प्रयोग
  4. कॉम्पटन प्रभाव

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : डेविसन और जर्मर प्रयोग

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 8 Detailed Solution

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सही उत्तर डेविसन और जर्मर प्रयोग है।

Key Points

  • डेविसन और जर्मर प्रयोग ने डी ब्रोगली की पहले की परिकल्पना की पुष्टि करते हुए, इलेक्ट्रॉनों की तरंग प्रकृति का प्रदर्शन किया।
  • इलेक्ट्रॉन विवर्तन प्रदर्शित करते हैं जब वे क्रिस्टल से प्रकीर्ण होते हैं जिनके परमाणु उचित स्थान पर होते हैं।
  • तरंग-कण द्वैत को एक दृढ़ प्रयोगात्मक आधार पर रखना, क्वांटम यांत्रिकी के विकास में एक प्रमुख कदम का प्रतिनिधित्व करता है।
  • डेविसन और जर्मर ने धातु की सतह से प्रकीर्णन इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा को मापने के उद्देश्य से एक वैक्यूम उपकरण का डिजाइन और निर्माण किया।
  • एक गर्म फिलामेंट से इलेक्ट्रॉनों को एक वोल्टेज द्वारा त्वरित किया गया और निकल धातु की सतह पर प्रहार करने की अनुमति दी गई।


डेविसन और जर्मर प्रयोग का उपकरण

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Additional Information

प्रयोग विवरण 
प्रकाश विद्युत प्रभाव प्रकाश विद्युत प्रभाव को अक्सर धातु की प्लेट से इलेक्ट्रॉनों की अस्वीकृति के रूप में परिभाषित किया जाता है जब प्रकाश उस पर पड़ता है।
द्वि स्लिट प्रयोग यह सुझाव देता है कि जिसे हम "कण" कहते हैं, जैसे कि इलेक्ट्रॉन, किसी तरह कणों की विशेषताओं और तरंगों की विशेषताओं को मिलाते हैं।
कॉम्पटन प्रभाव कॉम्पटन प्रभाव (जिसे कॉम्पटन प्रकीर्णन भी कहा जाता है) एक उच्च-ऊर्जा फोटॉन का लक्ष्य से टकराने का परिणाम है, जो परमाणु या अणु के बाहरी आवरण से शिथिल बाध्य इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है।

प्रकाश की दोहरी प्रकृति _________द्वारा प्रदर्शित की जाती है।

  1. विवर्तन और प्रकाश विद्युत प्रभाव
  2. विवर्तन और परावर्तन
  3. अपवर्तन और व्यतिकरण
  4. प्रकाश विद्युत प्रभाव

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : विवर्तन और प्रकाश विद्युत प्रभाव

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 9 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • प्रकाश: यह एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है।
    • प्रकाश दोहरी प्रकृति अर्थात तरंग और कण को दर्शाता है।

प्रकाश की तरंग प्रकृति की व्याख्या करने की परिघटना है-

  1. व्यतिकरण
  2. विवर्तन
  3. ध्रुवीकरण

प्रकाश की कण प्रकृति की व्याख्या करने की परिघटना है-

  1. प्रकाश विद्युत प्रभाव
  2. कॉम्पटन प्रकीर्णन
  • प्रकाश से जुड़े फोटॉन दर्शाते है कि ऊर्जा क्वांटाइज्ड है और असतत स्तर में होती है।

व्याख्या:

  • उपरोक्त चर्चा से, प्रकाश की दोहरी प्रकृति, विवर्तन और प्रकाश विद्युत प्रभाव द्वारा प्रदर्शित की जाती है। इसलिए विकल्प 1 सही है।

प्रकाश की तरंग प्रकृति _______ को समझाने में विफल रही है।

  1. प्रकाश विद्युत प्रभाव
  2. प्रकाश का ध्रुवण
  3. प्रकाश का विवर्तन
  4. इनमें से कोई नहीं

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : प्रकाश विद्युत प्रभाव

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 10 Detailed Solution

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अवधारणा:

प्रकाश दोहरी प्रकृति दिखाता है:

  • कुछ घटनाओं को प्रकाश की तरंग प्रकृति द्वारा समझाया जा सकता है जबकि कुछ प्रकाश की क्वांटम प्रकृति द्वारा।
प्रकाश की तरंग प्रकृति प्रकाश की क्वांटम प्रकृति
जेम्स क्लार्क मैक्सवेल ने दिखाया कि प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है जो अंतरिक्ष के माध्यम से प्रकाश की गति से यात्रा करती है। प्रकाश में ऊर्जा के फोटॉन या क्वांटा होते हैं जो इसे कण प्रकृति प्रदान करते हैं।
विवर्तन, व्यतिकरण और ध्रुवण कुछ ऐसी परिघटनाएं हैं जिन्हें प्रकाश की तरंग प्रकृति द्वारा समझाया जा सकता है। प्रकाश की क्वांटम प्रकृति द्वारा प्रकाश विद्युत प्रभाव को समझाया जा सकता है।

व्याख्या:

प्रकाश विद्युत प्रभाव:

  • किसी धातु की सतह से मुक्त इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन जब प्रकाश उस पर आपतित होता है, तो इसे फोटो उत्सर्जन या प्रकाश विद्युत प्रभाव कहा जाता है।
  • यह प्रभाव इस निष्कर्ष पर पहुंचाता है कि प्रकाश पैकेट या ऊर्जा के क्वांटम से बना है।

विवर्तन:

  • विवर्तन बाधाओं या छिद्रों के बिलकुल सिरों पर प्रकाश का बंकन है। इसे प्रकाश की तरंग प्रकृति द्वारा वर्णित किया जा सकता है।

प्रकाश का ध्रुवण:

  • जिन प्रकाश तरंगों का कंपन एकल तल में होता है, उसे ध्रुवीकृत प्रकाश कहते हैं।
  • प्रकाश तरंग जिसकी कंपन एक से अधिक तल में होती है, अन-ध्रुवीकृत प्रकाश कहलाती है।
  • अन-ध्रुवीकृत प्रकाश को ध्रुवीकृत प्रकाश में बदलने की परिघटना को प्रकाश का ध्रुवीकरण कहा जाता है।
  • ध्रुवीकरण, भौतिकी में, विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरंग प्रकृति के कारण होने वाली परिघटना के रूप में परिभाषित किया गया है। इसलिए, विकल्प 1 सही है।

कौन सी घटना प्रकाश की कण प्रकृति दिखाती है?

  1. विवर्तन
  2. व्यतिकरण
  3. प्रकाश विद्युत प्रभाव
  4. ध्रुवीकरण

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : प्रकाश विद्युत प्रभाव

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 11 Detailed Solution

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धारणा:

  • प्रकाश विद्युत् प्रभाव: वह घटना जिसमें प्रकाश ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने के लिए एक धातु की सतह को मजबूर करती है, प्रकाश विद्युत् प्रभाव कहलाती है।
  • जब प्रकाश टकराता है और प्रकाश के कणिका सिद्धांत को प्रदर्शित करता है जिसे फोटॉन या ऊर्जा पैकेट की धारा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
  • व्यतिकरण, विवर्तन और ध्रुवीकरण जैसी अन्य घटनाएँ केवल तब समझी जा सकती है जब प्रकाश को तरंग के रूप में माना जाता है, जिसमें प्रकाश विद्युत प्रभाव, रेखा स्पेक्ट्रा और X किरणों के उत्पादन और प्रकीर्णन से प्रकाश की कण प्रकृति का प्रदर्शन होता है।

व्याख्या:

  • उपरोक्त चर्चा से प्रकाश विद्युत प्रभाव प्रकाश के कण प्रकृति को दर्शाता है। तो विकल्प 3 सही है।

उत्तेजित अवस्था में परमाणुओं का जीवनकाल सामान्य रूप से _______ होता है।

  1. 10-8 सेकंड
  2. 10-12 सेकंड
  3. 10-18 सेकंड
  4. 10-18 मिनट

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 10-8 सेकंड

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 12 Detailed Solution

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धारणा:

  • जब परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन ग्राउंड अवस्था के अलावा अन्य अवस्था में होते हैं तो इसे उत्तेजित अवस्था में परमाणु कहा जाता है।
  • उत्तेजित अवस्था में परमाणुओं का जीवनकाल वह अवधि होती है जिसमें इलेक्ट्रॉन अपनी उत्तेजित अवस्था में रहते हैं।
    • एक उत्तेजित अवस्था में परमाणुओं का जीवनकाल क्षय प्रायिकता से व्युत्पन्न एक औसत जीवनकाल है।
  • उत्तेजित अवस्था जीवनकाल आमतौर पर कुछ नैनोसेकंड में होता हैं, निकटतम उत्तर 10-8 सेकंड है। तो विकल्प 1 सही है।

प्रकाशविद्युत प्रभाव में सामग्री के कार्य फलन ϕ के बारे में निम्नलिखित में से सही विकल्प चुनें।

  1. यह विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग होता है
  2. यह सभी धातुओं के लिए समान होता है
  3. आपतित प्रकाश की आवृत्ति पर निर्भर करता है
  4. आपतित प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : यह विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग होता है

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 13 Detailed Solution

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अवधारणा:

प्रकाशविद्युत प्रभाव: जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण किसी पदार्थ से टकराता है तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं, इस प्रभाव को प्रकाशविद्युत प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

इस तरह से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को फोटो-इलेक्ट्रॉन कहा जाता है।

F1 J.K Madhu 10.07.20 D17

इन फोटो-इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा निम्न द्वारा दी गई है:

⇒ K.E.max = h f - ϕ 

जहाँ h = प्लैंक स्थिरांक, f = आपतित प्रकाश या विद्युत चुम्बकीय विकिरण की आवृत्ति और ϕ = कार्य फलन

कार्य फलन सामग्री का गुण है।

व्याख्या:

फोटो-इलेक्ट्रॉन की अधिकतम गतिज ऊर्जा इसके द्वारा दी जाती है

K.E.max = h f - ϕ

जहां h प्लांक स्थिरांक है, f आपतित प्रकाश या विद्युत चुम्बकीय विकिरण की आवृत्ति है। पद ϕ कार्य फलन है।

और उपरोक्त स्पष्टीकरण से हम देख सकते हैं कि कार्य फलन एक सामग्री का गुण है।

Additional Information

प्रकाशविद्युत प्रभाव के प्रायोगिक अध्ययन के अवलोकन और परिणाम को सामूहिक रूप से प्रकाशविद्युत उत्सर्जन का सिद्धांत कहा जाता है और ये निम्नानुसार हैं:

  1. धातु से उत्सर्जित होने वाले फोटोइलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करती है लेकिन इसकी आवृत्ति से स्वतंत्र होती है। इसलिए, विकल्प 3 सत्य नहीं है।
  2. धातु पर प्रकाश पड़ने के तुरंत बाद फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं।
  3. इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि प्रकाश की आवृत्ति धातु के क्रांतिक मान से अधिक होनी चाहिए जिसे धातु की आवृत्ति सीमा कहा जाता है।

प्रकाश-विद्युत प्रभाव सबसे पहले द्वारा खोजा गया था

  1. आइंस्टाइन
  2. लियोनार्ड
  3. हलवाच
  4. हर्ट्ज़

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : हर्ट्ज़

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 14 Detailed Solution

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अवधारणा :

  • प्रकाश-विद्युत प्रभाव:
    • यह एक ऐसी घटना है जिसमें विद्युत आवेशित कणों को किसी सामग्री से उत्सर्जित किया जाता है जब किसी धातु की सतह पर उपयुक्त तरंग दैर्ध्य का विद्युत चुम्बकीय विकिरण गिरता है।
    • जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण एक सामग्री पर पड़ता है, तो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है, इस प्रभाव को प्रकाश-विद्युत प्रभाव (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव) के रूप में जाना जाता है।
    • इस तरह से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को फोटो-इलेक्ट्रॉन कहा जाता है।

F1 J.K Madhu 10.07.20 D17

  • इन फोटो-इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा निम्न द्वारा दी गई है:
  • K.E.max = hc/λ - ϕ 

  • जहां h प्लांक स्थिरांक है, आपतित किरण या विद्युतचुम्बकीय विकिरण की आवृत्ति f है। ϕ वर्क फंक्शन है

व्याख्या:

  • प्रकाश-विद्युत प्रभाव की खोज जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक रुडोल्फ हर्ट्ज ने 1887 में की थी
  • उन्होंने रेडियो तरंगों पर काम करते हुए यह खोज की।

  • प्रकाश-विद्युत प्रभाव की घटना की खोज हेनरिक हर्ट्ज द्वारा वर्ष 1887 में की गई थी।
  • प्रकाश-विद्युत प्रभाव पर काम बाद में जेजे थॉम्पसन द्वारा किया गया था। 
  • 1905 में, आइंस्टीन ने एक अवधारणा का उपयोग करके प्रकाश-विद्युत प्रभाव के एक सिद्धांत का प्रस्ताव रखा, जिसे पहली बार मैक्स प्लैंक द्वारा आगे रखा गया था कि प्रकाश में ऊर्जा के छोटे पैकेट होते हैं जिन्हें फोटॉन या प्रकाश क्वांटा के रूप में जाना जाता है।

आइंस्टीन का प्रकाशविद्युत समीकरण hν=ϕ+k है। यहाँ k किसका प्रतिनिधित्व करता है? (h प्लैंक का स्थिरांक है, c प्रकाश की गति है, λ तरंग दैर्ध्य है और ϕ कार्य फलन है)

  1. इलेक्ट्रॉनों की न्यूनतम गतिज ऊर्जा
  2. इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा
  3. इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा
  4. इनमें से कोई भी नहीं

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा

Dual Nature: Photon and Matter Waves Question 15 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • जब फोटॉन एक धातु की सतह पर गिरते हैं तो कुछ इलेक्ट्रॉन धातु की सतह से उत्सर्जित होते हैं। इस परिघटना को प्रकाश विद्युत प्रभाव कहा जाता है।
  • धातु की सतह से इलेक्ट्रॉनों को निकालने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा को उस धातु का कार्य फलन (φ) कहा जाता है।
  • उत्सर्जन के बाद धातु की सतह से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम ऊर्जा को अधिकतम गतिज ऊर्जा (KEmax) कहा जाता है।
  • आइंस्टीन के प्रकाश विद्युत समीकरण का समीकरण:

⇒ E = φ + KEmax

जहाँ E फोटाॅन की आपतित ऊर्जा, φ धातु का कार्य फलन है और KE इलेक्ट्राॅनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा है।

E = h ν

जहाँ h = प्लांक स्थिरांक और ν = आपतित विकिरण की आवृत्ति।

व्याख्या:

  • आइंस्टीन का प्रकाश विद्युत समीकरण है

hν=ϕ+k       ----(1)

  • आइंस्टीन के प्रकाश विद्युत समीकरण के अनुसार:

⇒ E = φ + KEmax

⇒ E = h ν

⇒ hν = φ + KEmax      ----(2)

समीकरण 1 और 2 की तुलना करने पर, हमें पता चलता है कि,

⇒ k = KEmax

  • इसलिए k इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है । इसलिए विकल्प 2 सही है।

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KEmax = (h ν - φ)

  • समीकरण से, यह स्पष्ट है कि उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा विकिरण की आवृत्ति के सीधे आनुपातिक है। इसलिए विकल्प 1 सही है।
  • अधिकतम गतिज ऊर्जा आपतित विकिरणों की तीव्रता और उस समय के लिए निर्भर नहीं करती है जिसके लिए धातु पर प्रकाश पड़ता है। 
  • जब हम फोटॉन की संख्या या आपतित विकिरणों की तीव्रता को बढ़ाते हैं तो निकाले गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि होगी लेकिन इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा नहीं बदलेगी।
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