Pobierz Fizyka atomowa w szkole średniej i więcej Ćwiczenia w PDF z Fizyka tylko na Docsity!
Czy Energia fotonu zależy od barwy światła? Jeśli tak, to światło jakiej barwy składa się z fotonów o największej energi, a jakiej- o najmniejszej? Uzasadnij odpowiedz. Energia E fotonu jest proporcjonalna do częstotliwości fali monochromatycznej f E = hf h - stała Plancka Energia fotonu jest zależna od częstotliwości Częstotliwość jest zależna od długości fali (im dłuższa fala tym mniejsza jej częstotliwość) Długość fali jest zależna od barwy światła czyli łatwo wywnioskować, że energia fotonu zależy od barwy światła barwa a długość fali w [nm] czerwona - 630- pomarańczowa - 590- żółta - 560- zielona - 490- niebieska - 440- fioletowa - 380- Światło o barwie fioletowej składa się z fotonów o największej energii. (najmniejsza długość fali) Światło o barwie czerwonej składa się z fotonów o najmniejsze energii. (największa długość fali) Wyjasnij dlaczego w miare oddalania punktowego zrodla swiatla od katody w obwodzie fotokomorki plynie coraz slabszy prad. Oddalając żarówkę od fotokomórki zmniejszamy strumień światła padający na nią, dlatego z katody wytrąca się mniej elektronów i płynie coraz słabszy fotoprąd. Oblicz największą długość fali wywołującą zjawisko fotoelektryczne w płytce srebra, dla którego praca wyjścia wynosi: W=7,5210^-19 J (dżula) Dane: W = 7,52·10 ¹⁻¹⁹ J ⁹ J J - praca wyjścia h = 6,63·10 ³⁴ Js⁻¹⁹ J - stała Plancka c = 3·10⁸ m/s - prędkość światła w próżni szukane: λ =? - długość fali
Najmniejsza energia potrzebna do wybicia jednego elektronu z metalowej płytki jest równa 4,8 x 10^-19 J. Załóżmy że w pewnej chwili na płytkę pada 3000 fotonów o energii 9.6 x 10^- 19 J i 6000 fotonów o energii 1,6 x 10^-19 J Podaj maksymalną liczbę elektronów które mogły zostać wybite z tej płytki dane: W=4,810 ¹ J,⁻¹⁹ J ⁹ J n =3000,₁=3000, E₁=9,610⁻¹⁹J, n₂=6000, E₂=1,610⁻¹⁹J E =9,610 ¹ J,₁=3000, E₁=9,610⁻¹⁹J, n₂=6000, E₂=1,610⁻¹⁹J ⁻¹⁹ J ⁹ J n =6000,₂=6000, E₂=1,610⁻¹⁹J E =1,610 ¹ J₂=6000, E₂=1,610⁻¹⁹J ⁻¹⁹ J ⁹ J szukane: Nmax Zgodnie z prawami rządzącymi fotoefektem jest: --- 1 foton może wybić tylko 1 elektron, --- aby wybicie elektronu było możliwe, energia fotonu musi być niemniejsza od pracy wyjścia w tym przypadku wynoszącej W, --- energie fotonów nie mogą się kumulować czyli dodawać oraz prawdopodobieństwo jednoczesnego trafienia elektronu przez dwa fotony jest praktycznie zerowe. W świetle powyższego, wybijać elektrony mogą tylko fotony o energii E ₁=3000, E₁=9,610⁻¹⁹J, n₂=6000, E₂=1,610⁻¹⁹J> W, których liczba wynosi n ₁=3000, E₁=9,610⁻¹⁹J, n₂=6000, E₂=1,610⁻¹⁹J= 3000. Jeśli założyć 100% efektywność zderzeń, to: Nmax = n ₁=3000, E₁=9,610⁻¹⁹J, n₂=6000, E₂=1,6*10⁻¹⁹J= 3000 Na fotokatodę wykonaną z niklu pada promieniowanie o częstotliowści v=3,25 x 10^15 Hz Oblicz maksymalną energię kinetyczną elektronów wyemitowanych przez tę fotokatodę. Praca wyjscia dla niklu jest równa 8.01 x 10^-19 J f= 3,25 * 10 ^ 15 Hz częstotliwość promieniowania W = 8,01 * 10 ^ (-19) J praca wyjścia h = 6,626 * 10 ^ (-34) J * s stała Plancka Ek =? energia kinetyczna Ek = Ef - W Ef = h * f Ek = Ef - W Ek = h * f - W Ek = {6,626 * 10 ^ (-34) * 3,25 * 10 ^ 15} - 8,01 * 10 ^ (-19) Ek = 21,5345 * 10 ^ (-19) - 8,01 * 10 ^ (-19) Ek = 13,5245 * 10 ^ (-19) J Na znczkach pocztowych róznych krajów przedstawia się nie tylko portrety sławnych ludzi, arcydzieła malarstwa, rzeźby, zabytki, faune i florę, ale także dokumentuje się ważne odkrycia i wynalazki. Jakie odkrycie upamiętniono na znaczku zaprezentowanym na rysunku 3.33? Wyjasnij, dlaczego na barwnym tle znajdują się ciemne linie.
Wiedząc, że energia elektronu w atomie wodoru w stanie podstawowym jest równa -13,61eV=- 13,61 elektronowolta. Obliczyć energię elektronu znajdującego się dalszych orbitach (w stanie wzbudzonym). Z równań tych wynikają wyrażenia na promień atomu wodoru (orbitę elektronu) i prędkość elektronu w atomie wodoru. Promień atomu wodoru czyli orbita, po której porusza się elektron, może przyjmować tylko pewne określone wartości. Wartości promienia orbity elektronu zależą od numeru orbity. Atom znajdujący się w stanie podstawowym to atom, w którym elektron porusza się po pierwszej orbicie. Nie jest możliwa bliższa orbita. Atom znajduje się w stanie wzbudzonym, gdy elektron znajduje się na wyższej orbicie niż pierwsza. Przejście na każdą wyższą orbitę wymaga pochłonięcia energii przez elektron. Przejście na każdą orbitę niższą powoduje emisję energii przez atom. Elektron może znajdować się tylko na orbitach określonych przez dopuszczalne wartości energii elektronu w atomie wodoru. Energia ta jest określona. Prędkość elektronu na orbicie zależy od orbity na której się elektron znajduje. Orbity określamy przez podanie liczby naturalnej większej od zera. Najbliżej jądra znajduje się orbita o numerze jeden n = 1. Całkowita energia elektronu w atomie wodoru jest sumą energii kinetycznej elektronu i energii potencjalnej elektrostatycznego oddziaływania elektronu i protonu.
Energia całkowita elektronu w atomie jest ujemna. Oznacza to, że do rozdzielenia elektronu i protonu jest potrzebna praca zewnętrzna czyli energia z zewnątrz atomu. Energia kinetyczna jest zawsze dodatnia. Energia całkowita jest ujemna. Oznacza to, że ujemna musi być energia potencjalna elektrycznego oddziaływania elektronu i protonu. Energia potencjalna elektronu w atomie wodoru jest równa podwojonej energii kinetycznej ze znakiem minus. Oznacza to, że całkowita energia elektronu w atomie wodoru jest równa energii kinetycznej ze znakiem minus. Emisja energii z atomu następuje w postaci kwantów energii określonych przez różnicę energii między stanem wzbudzonym a stanem końcowym. Najmniejsza energia potrzebna do zjonizowania atomu wodoru w stanie podstawowym jest równa 2,2 * 10 do minus 18 J.Atom wodoru w stanie podstawowym oświetono jednobarwnym światłem żółtym o częstotliwości 510 do 15 Hz. Wykonaj obliczenia i odpowiedz na pytanie czy atom został zjonizowany?*
