ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →
Fizyka · powtórka działu · kl. 4

Fizyka atomowa (rozszerzenie) – powtórka do sprawdzianu

ogarniam.edu.pl · Fizyka · klasa 4 LOściąga z działu · próbny test: ogarniam.edu.pl/lo/4/fizyka/powtorka/fizyka-atomowa-rozszerzenie/

Sprawdzian albo kartkówka z działu „Fizyka atomowa (rozszerzenie)”? Przeczytaj ściągę, rozwiąż próbny test (18 pytań z odpowiedziami), a potem sprawdź się w teście z wynikiem i oceną.

Test z działu · 10 pytańPróbny sprawdzian na tej stronie ↓

Tematy w dziale

✎Ściąga z działu

Foton: energia i pęd (rozszerzenie)

  • E = hf = hc przez λ – krótsza fala to bardziej energetyczny foton (nadfiolet ma więcej energii niż czerwień).
  • p = h przez λ = E przez c
  • Oznaczenia: E — energia fotonu [J lub eV]; h — stała Plancka, 6,63·10−⁠34 J·s; f — częstotliwość [Hz]; c — prędkość światła w próżni, 3,00·108 m/s; λ — długość fali [m]; 1 eV = 1,60·10−⁠19 J.

Atom wodoru: poziomy i serie widmowe (rozszerzenie)

  • Em − En = hf (m – poziom wyższy, n – niższy). To energia jednego fotonu, a nie całego atomu.
  • En = −⁠13,6 eV przez n2 (dokładniej 13,606 eV)
  • Oznaczenia: En — energia atomu na poziomie n [eV]; n — główna liczba kwantowa (1, 2, 3, …).

Odrzut atomu przy emisji fotonu (rozszerzenie)

  • Em − En = hf + Eodrz, gdzie Eodrz = p2 przez 2M ≈ (hf)2 przez 2Mc2
  • Oznaczenia: Em − En — różnica poziomów [J lub eV]; hf — energia fotonu; Eodrz — energia kinetyczna odrzutu atomu; M — masa atomu [kg]; p — wartość pędu atomu (i fotonu) [kg·m/s]; c — prędkość światła [m/s].
  • Przykład 1 – dane: linia Lymana-α wodoru, hf ≈ 10,2 eV; Mc² ≈ 939 MeV = 9,39·108 eV; M = 1,67·10−⁠27 kg.

Fotoefekt: bilans energii i napięcie hamowania (rozszerzenie)

  • hf = W + Ek,max, a stąd fgr = W przez h i λgr = hc przez W
  • eUh = Ek,max
  • Oznaczenia: hf — energia fotonu [J lub eV]; W — praca wyjścia, czyli najmniejsza energia potrzebna do wyrwania elektronu z danego metalu [J lub eV]; Ek,max — największa energia kinetyczna fotoelektronów [J lub eV]; fgr — częstotliwość graniczna [Hz].

Fale materii de Broglie’a (rozszerzenie)

  • λ = h przez p, a dla v ≪ c: λ = h przez mv
  • λ = h przez pierwiastek z 2meeU
  • Oznaczenia: λ — długość fali de Broglie’a [m]; h — stała Plancka, 6,63·10−⁠34 J·s; p — pęd cząstki [kg·m/s]; m — masa [kg]; v — prędkość [m/s].

Obserwacja widma przez siatkę dyfrakcyjną (rozszerzenie)

  • d · sin α = n · λ, gdzie d = 1 mm przez N
  • Oznaczenia: d — stała siatki, czyli odległość sąsiednich rys [m]; n — rząd widma (0, 1, 2, …); α — kąt między kierunkiem padania (prostopadłym do siatki) a kierunkiem maksimum; λ — długość fali [m]; N — liczba rys na milimetr.
  • Przykład 1 – dane: siatka 600 rys/mm (d = 1667 nm), λ = 656 nm, n = 1.

?Próbny sprawdzian

Pytania z każdego tematu działu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź z wyjaśnieniem.

  1. Który wzór opisuje pęd fotonu o długości fali λ?

    1. Ap = hλ
    2. Bp = h/λ
    3. Cp = hc/λ
    4. Dp = λ/h
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: p = h/λ – Pęd fotonu to p = h/λ = E/c; wyrażenie hc/λ to energia, a nie pęd.

  2. Foton ma długość fali 620 nm. Jego energia wynosi około

    1. A620 eV
    2. B2,0 eV
    3. C20 eV
    4. D0,5 eV
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 2,0 eV – E = 1240 eV·nm / 620 nm = 2,0 eV.

  3. Ile dżuli ma foton o energii 3,0 eV?

    1. A1,9·10−⁠20 J
    2. B4,8·1019 J
    3. C1,9·1019 J
    4. D4,8·10−⁠19 J
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 4,8·10−⁠19 J – E = 3,0 · 1,60·10−⁠19 J = 4,8·10−⁠19 J (przy zamianie eV na J mnożysz przez 1,60·10−⁠19).

  4. Energia atomu wodoru na poziomie n = 2 wynosi

    1. A−⁠3,4 eV
    2. B−⁠6,8 eV
    3. C−⁠13,6 eV
    4. D+3,4 eV
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: −⁠3,4 eV – E₂ = −⁠13,6 eV / 2² = −⁠3,4 eV.

  5. Ile energii trzeba dostarczyć, żeby zjonizować atom wodoru ze stanu podstawowego?

    1. A27,2 eV
    2. B3,4 eV
    3. C10,2 eV
    4. D13,6 eV
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 13,6 eV – W stanie podstawowym energia wynosi −⁠13,6 eV, a do jonizacji trzeba dojść do 0.

  6. Linie widzialne wodoru należą do serii

    1. Ażadnej z nich
    2. BBalmera
    3. CLymana
    4. DPaschena
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Balmera – Seria Balmera kończy się na n = 2, a jej cztery najdłuższe linie (656, 486, 434, 410 nm) są widzialne.

  7. Dlaczego atom odskakuje po emisji fotonu?

    1. AFoton unosi pęd, a pęd układu jest zachowany
    2. BFoton ma ładunek elektryczny
    3. CAtom odpycha się od próżni
    4. DFoton ma masę
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Foton unosi pęd, a pęd układu jest zachowany – Przed emisją pęd był zerowy, więc po emisji atom ma pęd o wartości pędu fotonu i przeciwnym zwrocie.

  8. Który zapis poprawnie opisuje bilans energii przy emisji fotonu przez swobodny atom?

    1. AEm − En = Eodrz
    2. BEm − En = hf − Eodrz
    3. CEm − En = hf
    4. DEm − En = hf + Eodrz
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Em − En = hf + Eodrz – Różnica poziomów rozdziela się na energię fotonu i energię kinetyczną odskakującego atomu.

  9. Atom wodoru (M = 1,67·10−⁠27 kg) po emisji fotonu ma pęd 5,4·10−⁠27 kg·m/s. Jego prędkość odrzutu to ok.

    1. A0,3 m/s
    2. B3·108 m/s
    3. C3 m/s
    4. D9·10−⁠54 m/s
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 3 m/s – v = p/M = 5,4·10−⁠27 / 1,67·10−⁠27 m/s ≈ 3,2 m/s.

  10. Co zwiększy maksymalną energię kinetyczną fotoelektronów?

    1. AWiększa powierzchnia płytki
    2. BZwiększenie natężenia światła
    3. CZwiększenie częstotliwości światła
    4. DDłuższe oświetlanie
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Zwiększenie częstotliwości światła – Ek,max = hf − W zależy od f i od metalu; natężenie zmienia tylko liczbę fotoelektronów.

  11. Praca wyjścia metalu wynosi 2,0 eV. Światło o energii fotonu 1,8 eV

    1. Anie wybije elektronów, choćby było bardzo jasne
    2. Bwybije elektrony o energii 0,2 eV
    3. Cwybije elektrony, jeśli oświetlimy je dłużej
    4. Dwybije elektrony przy dużym natężeniu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: nie wybije elektronów, choćby było bardzo jasne – Każdy foton ma za mało energii (1,8 eV < 2,0 eV), a fotony nie sumują energii.

  12. Dla W = 2,3 eV i fotonu o energii 3,1 eV największa energia kinetyczna fotoelektronu wynosi

    1. A3,1 eV
    2. B5,4 eV
    3. C0,8 eV
    4. D2,3 eV
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 0,8 eV – Ek,max = 3,1 eV − 2,3 eV = 0,8 eV.

  13. Długość fali de Broglie’a cząstki wyraża wzór

    1. Aλ = hp
    2. Bλ = hf
    3. Cλ = p/h
    4. Dλ = h/p
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: λ = h/p – Fala przypisana cząstce ma długość równą stałej Plancka podzielonej przez pęd.

  14. Co potwierdziło falową naturę elektronów?

    1. ARozszczepienie światła w pryzmacie
    2. BZjawisko Dopplera
    3. CDyfrakcja elektronów na krysztale
    4. DZjawisko fotoelektryczne
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Dyfrakcja elektronów na krysztale – Obraz dyfrakcyjny elektronów pokazuje, że zachowują się jak fala; fotoefekt świadczy o cząstkowej naturze światła.

  15. Jak zmieni się λ de Broglie’a elektronu, gdy jego prędkość (znacznie mniejsza od c) wzrośnie dwa razy?

    1. AWzrośnie dwa razy
    2. BZmaleje cztery razy
    3. CZmaleje dwa razy
    4. DNie zmieni się
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Zmaleje dwa razy – λ = h/(mv) jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości.

  16. Warunek maksimum dla siatki dyfrakcyjnej to

    1. Ad·cos α = nλ
    2. Bd = nλ·sin α
    3. Cd·sin α = nλ
    4. Dsin α = nλ·d
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: d·sin α = nλ – Różnica dróg sąsiednich promieni musi być całkowitą wielokrotnością λ: d·sin α = nλ.

  17. Siatka ma 400 rys/mm. Stała siatki d wynosi

    1. A0,4 µm
    2. B2,5 µm
    3. C400 µm
    4. D2,5 mm
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 2,5 µm – d = 1 mm / 400 = 0,0025 mm = 2,5 µm.

  18. Która barwa w I rzędzie widma ugina się najmocniej?

    1. ACzerwona
    2. BZielona
    3. CWszystkie jednakowo
    4. DFioletowa
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Czerwona – Z sin α = λ/d wynika, że większe λ daje większy kąt, a czerwień ma największe λ w świetle widzialnym.

Sprawdzian już blisko? Zrób test z całego działu

10 losowych pytań z tematów działu, wynik w procentach i ocena od 1 do 6. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Test z działu · 10 pytańWszystkie tematy: Fizyka