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Which of the following options represent the variation of photoelectric current with property of light shown on the x-axis?

Question

Which of the following options represent the variation of photoelectric current with property of light shown on the x-axis?

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Question & Answer (English)

Which of the following options represent the variation of photoelectric current with property of light shown on the x-axis?

  1. — Correct Answer
Explanation:
Root Concept / Basics: Characteristics of the Photoelectric Effect. According to the laws of photoelectric emission, if the incident light's frequency is above the threshold frequency, the photoelectric current is directly proportional to the intensity of the incident light. The magnitude of photoelectric current does not depend on the frequency of light (as long as it is above the threshold); higher frequency increases the kinetic energy of emitted electrons, not their number.

Correct Answer: A only

Step I: Analyze Graph A. It shows Photoelectric current directly proportional to the Intensity of light. This is a correct representation, as more intensity means more photons per second, which ejects more electrons per second (assuming frequency $>$ threshold).
Step II: Analyze Graph B. It shows current independent of intensity, which is incorrect.
Step III: Analyze Graph C and D. They plot Photoelectric current against Frequency of light. The photoelectric current (number of electrons emitted per second) depends on intensity, not on the frequency of incident light. Varying frequency changes the stopping potential, but for a constant intensity, the saturation current remains constant. Therefore, both C and D are incorrect representations for current variation.
Step IV: Thus, only graph A correctly represents the respective variation.

प्रश्न एवं उत्तर (हिंदी)

निम्नलिखित में से कौन सा विकल्प x-अक्ष पर दिखाए गए प्रकाश के गुण के साथ प्रकाश-विद्युत धारा (photoelectric current) की भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है?

  1. — सही उत्तर
स्पष्टीकरण:
मूल अवधारणा (Root Concept): प्रकाश-विद्युत प्रभाव (Photoelectric Effect) की विशेषताएं। प्रकाश-विद्युत उत्सर्जन के नियमों के अनुसार, यदि आपतित प्रकाश की आवृत्ति थ्रेशोल्ड आवृत्ति (देहली आवृत्ति) से अधिक है, तो प्रकाश-विद्युत धारा आपतित प्रकाश की तीव्रता के सीधे आनुपातिक होती है। प्रकाश-विद्युत धारा का परिमाण प्रकाश की आवृत्ति पर निर्भर नहीं करता है (जब तक यह थ्रेशोल्ड से ऊपर है); उच्च आवृत्ति उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा को बढ़ाती है, उनकी संख्या को नहीं।

सही उत्तर: केवल A

Step I: ग्राफ़ A का विश्लेषण करें। यह प्रकाश की तीव्रता के सीधे आनुपातिक प्रकाश-विद्युत धारा को दर्शाता है। यह एक सही प्रतिनिधित्व है, क्योंकि अधिक तीव्रता का अर्थ है प्रति सेकंड अधिक फोटॉन, जो प्रति सेकंड अधिक इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है (यह मानते हुए कि आवृत्ति $>$ थ्रेशोल्ड)।
Step II: ग्राफ़ B का विश्लेषण करें। यह तीव्रता से स्वतंत्र धारा को दर्शाता है, जो गलत है।
Step III: ग्राफ़ C और D का विश्लेषण करें। वे प्रकाश की आवृत्ति के विरुद्ध प्रकाश-विद्युत धारा को प्लॉट करते हैं। प्रकाश-विद्युत धारा (प्रति सेकंड उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या) तीव्रता पर निर्भर करती है, न कि आपतित प्रकाश की आवृत्ति पर। अलग-अलग आवृत्ति निरोधी विभव (stopping potential) को बदलती है, लेकिन एक स्थिर तीव्रता के लिए, संतृप्ति धारा स्थिर रहती है। इसलिए, C और D दोनों धारा भिन्नता के लिए गलत प्रतिनिधित्व हैं।
Step IV: इस प्रकार, केवल ग्राफ़ A सही भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है।

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