एक धातु की सतह पर उसके कार्य फलन से तीन गुना और नौ गुना ऊर्जा वाले दो फोटॉन आपतित होते हैं। दोनों स्थितियों में उत्सर्जित फोटो-इलेक्ट्रॉनों के अधिकतम वेग का अनुपात क्या होगा?

धातु की सतह से उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन का अधिकतम वेग $V$ है। फोटोइलेक्ट्रॉन का आवेश और द्रव्यमान क्रमशः $e$ और $m$ द्वारा दर्शाया गया है। वोल्ट में निरोधी विभव (stopping potential) है:

यदि $6.2 eV$ का पराबैंगनी विकिरण एक एल्युमीनियम सतह पर गिरता है,तो उत्सर्जित सबसे तेज़ इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा क्या होगी? (कार्य-फलन $= 4.2 eV$)

इस प्रश्न में कथन-$1$ और कथन-$2$ दिए गए हैं। कथनों के बाद दिए गए चार विकल्पों में से,उस विकल्प को चुनें जो दोनों कथनों का सबसे अच्छा वर्णन करता है।
कथन-$1$: एक धात्विक सतह को $v > v_0$ (देहली आवृत्ति) आवृत्ति के एकवर्णी प्रकाश से विकिरणित किया जाता है। अधिकतम गतिज ऊर्जा और निरोधी विभव क्रमशः $K_{max}$ और $V_0$ हैं। यदि सतह पर आपतित आवृत्ति को दोगुना कर दिया जाए,तो $K_{max}$ और $V_0$ दोनों भी दोगुने हो जाते हैं।
कथन-$2$: सतह से उत्सर्जित प्रकाशिक इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा और निरोधी विभव आपतित प्रकाश की आवृत्ति पर रैखिक रूप से निर्भर करते हैं।

$\lambda$ तरंगदैर्ध्य का एकवर्णी प्रकाश $2.4 \text{ eV}$ कार्य फलन $(\phi)$ वाली धातु की सतह से फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। इन फोटोइलेक्ट्रॉनों को मूल अवस्था (ground state) में हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ टकराया जाता है। $\lambda$ का वह अधिकतम मान ज्ञात कीजिए जिसके लिए हाइड्रोजन परमाणु का आयनीकरण हो सके [लीजिए, $hc = 1240 \text{ eV-nm}$]. ($\text{ nm}$ में)

प्रकाश-विद्युत प्रभाव के कारण धातु की सतह से उत्सर्जित होने वाले इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा: