Fizyka atomowa i kwanty promieniowania elektromagnetycznego
Sprawdzian
Grupa A
Zadanie 1 (2 pkt)
Zjawisko fotoelektryczne zachodzi na powierzchni metalu. Fotoelektrony uzyskują energię kinetyczną \( E_k \), która jest trzykrotnie większa od pracy wyjścia: \( E_k = 3W_e \).
Wyznacz stosunek \( \frac{E_k}{E_f} \), gdzie \( E_f \) to energia padającego fotonu.
Zadanie 2 (4 pkt)
Dla fali świetlnej o długości $ \lambda = 532\ \text{nm} $, progowa czułość oka odpowiada mocy $ P = 2{,}80 \cdot 10^{-17}
\ \text{W} $.
Oblicz, ile fotonów tej fali powinno dotrzeć do siatkówki oka w czasie $ t = 1\ \text{s} $, aby została
wywołana reakcja wzrokowa.
Zadanie 3 (3 pkt)
Dla cząstki (elektronu) o masie $m_{e} \approx 9{,}109 \cdot 10^{-31}$ kg i prędkości $v = 500\ \frac{\text{km}}{\text{s}}$, wyznacz długość odpowiadającej jej fali materii. Załóż, że można pominąć efekty relatywistyczne.
Zadanie 4 (5 pkt)
Przejściom elektronów z wyższych orbit $n = 2, 3, 4, \ldots$ na pierwszy poziom $(m=1)$ towarzyszy emisja fotonów tworzących serię Lymana. Oblicz najdłuższą i najkrótszą (tzw. graniczną) długość fali emitowanej w tej serii. Energia elektronu na poziomie podstawowym $E_1 = -13,6 \, \text{eV}$.
Zadanie 5 (3 pkt)
Oblicz moment pędu elektronu, który krąży na trzeciej dozwolonej orbicie w atomie wodoru.
Grupa B
Zadanie 1 (2 pkt)
Zjawisko fotoelektryczne zachodzi na powierzchni metalu. Fotoelektrony uzyskują energię kinetyczną \( E_k \), która jest równa połowie pracy wyjścia: \( E_k = \frac{1}{2}W_e \).
Wyznacz stosunek \( \frac{E_k}{E_f} \), gdzie \( E_f \) to energia padającego fotonu.
Zadanie 2 (4 pkt)
Dla fali świetlnej o długości $ \lambda = 630\ \text{nm} $, progowa czułość oka odpowiada mocy $ P = 4{,}10 \cdot 10^{-17}
\ \text{W} $.
Oblicz, ile fotonów tej fali powinno dotrzeć do siatkówki oka w czasie $ t = 1\ \text{s} $, aby została
wywołana reakcja wzrokowa.
Zadanie 3 (3 pkt)
Dla cząstki (protonu) o masie $m_{p} \approx 1{,}6726 \cdot 10^{-27}$ kg i prędkości $v = 50\,000\ \frac{\text{km}}{\text{s}}$, wyznacz długość odpowiadającej jej fali materii. Załóż, że można pominąć efekty relatywistyczne.
Zadanie 4 (5 pkt)
Przejściom elektronów z wyższych orbit $n = 4, 5, 6, \ldots$ na trzeci poziom $(m=3)$ towarzyszy emisja fotonów tworzących serię Paschena. Oblicz najdłuższą i najkrótszą (tzw. graniczną) długość fali emitowanej w tej serii. Energia elektronu na poziomie podstawowym $E_1 = -13,6 \, \text{eV}$.
Zadanie 5 (3 pkt)
Oblicz moment pędu elektronu, który krąży na siódmej dozwolonej orbicie w atomie wodoru.