Zadania z fizyki atomowej

Zadania z fizyki atomowej.
Zad 1 – zad 3/110
Oblicz największą długość fali wywołującej zjawisko fotoelektryczne w płytce srebra, dla którego
praca wyjścia jest równa 7,52  10 19 J .
Jeżeli mamy wyznaczyć największą długość fali wywołującej zjawisko fotoelektryczne, to wybity
elektron nie ma posiadać energii kinetycznej, tylko zostać wybity. W tym celu wykorzystamy wzór:
E k  h  W
Skoro E k  0 , to otrzymujemy wzór:
0  h  W
Przekształcając go otrzymujemy wzór:
h  W
c
Długość fali ukryta jest w częstotliwości, gdyż   .

Najpierw przekształcamy wzór h  W do postaci:
W

h
Skąd po podstawieniu otrzymujemy:
W
7 ,52  10 19 J
1


 1,13  1015
34
h 6,63  10 J  s
s
c
Podstawiając obliczoną wartość do wzoru   otrzymujemy długość fali:

m
3  10 8
c
s  2,65  10 7 m
 
1

1,13  1015
s
Zad 2 – zad 4/110
Najmniejsza energia potrzebna do wybicia jednego elektronu z metalowej płytki jest równa
4,8  10 19 J . Załóżmy, że w pewnej chwili na płytkę pada 3000 fotonów o energii 9,6  10 19 J
i 6000 fotonów o energii 1,6  10 19 J . Podaj maksymalną liczbę elektronów, które mogły zostać
wybite z tej płytki.
Zostanie wybite tylko 3000 elektronów, gdyż zgodnie z założeniem Einsteina jeden foton może
wybić tylko jeden elektron, o ile jego energia jest większa od pracy wyjścia, czyli najmniejszej
energii potrzebnej do wybicia elektronu. W przypadku opisanym w zadaniu, tylko pierwsze 3000
fotonów posiada niezbędną energię i każdy z nich wybije jeden elektron.
Zad 3 – zad 5/110
Na fotokatodę wykonaną z niklu pada promieniowanie o częstotliwości   3,25  1015 Hz . Oblicz
maksymalną energię kinetyczną elektronów wyemitowanych przez tę fotokatodę. Praca wyjścia dla
niklu jest równa 8,0110 19 J .
W zadaniu wykorzystamy wzór:
E k  h  W
Skąd po podstawieniu otrzymujemy:
1
E k  h  W  6,63  10 34 J  s  3,25  1015  8,01  10 19 J  21,55  10 19 J  8,01  10 19 J  13,54  10 19 J
s
Zad 4 – zad 2/134
Energia elektronu na pierwszej orbicie atomu wodoru E1  13,6eV . Oblicz energię:
a) emitowaną przez atom wodoru przy przejściu elektronu z orbity trzeciej na drugą,
b) pochłanianą przez atom wodoru przy przeskoku elektronu z orbity drugiej na czwartą.
ad a)
A
Wyznaczamy zgodnie z wzorem E n   2 energię na trzeciej i drugiej orbicie:
n
13,6eV
13,6eV
E2  

 3,4eV
4
22
13,6eV
13,6eV
E3  

 1,51eV
2
9
3
Teraz odejmujemy od energii na 3 orbicie energię na 2 orbicie:
E32  E3  E2  1,51eV   3,4eV   1,51ev  3,4eV  1,89eV
ad b)
Wyznaczamy zgodnie z wzorem E n  
A
energię na czwartej i drugiej orbicie:
n2
13,6eV
13,6eV

 3,4eV
2
4
2
13,6eV
13,6eV
E4  

 0,85eV
2
16
4
Teraz odejmujemy od energii na 2 orbicie energię na 4 orbicie:
E24  E2  E4  3,4eV   0,85eV   3,4ev  0,85eV  2,55eV
E2  