Příklady k samostatnému řešení
Hypotéza o kvantech elektromagnetického pole (fotonech) a fotoelektrický jev
1) Jaká je energie (v elektronvoltech) kvanta mikrovlny o vlnové délce 10 cm, žlutého
světla o vlnové délce 580 nm, ultrafialového záření o vlnové délve 100 nm? (; [1] str.
44, cv. 2)
2) Jaká je frekvence a vlnová délka kvanta rentgenového záření o energii 20,7 keV?
3) Jaká je minimální frekvence elektromagnetického záření, kterým je třeba ozářit povrch
niklu, aby nastal fotoelektrický jev? Výstupní práce elektronů z niklu je 5 eV. (pozn.:
minimální je taková frekvence, při níž světlo vyrazí elektron a ten má nulovou
kinetickou energii (vzhledem k laboratoři)) (1,2.1015 Hz; [2] str. 154, cv. 133)
4) Jaká je výstupní práce elektronů (v elektronvoltech) z cesia, jestliže, mezní vlnová
délka pro cesium je 642 nm? (1,9 eV; [2] str. 154, cv. 134)
Atomy
5) Určete vlnovou délku spektrální čáry Hλ (tj. pro n = 3), Hβ (tj. pro n = 4), Hγ (tj. pro n
= 5), Hδ (tj. pro n = 6) Balmerovy série. Jsou tyto vlnové délky ve viditelné části
spektra? Porovnejte s naměřenými hodnotami.
6) Určete nejnižší energii (interakční) mezi atomem vodíku a elektronem („energie na
první kruhové dráze“). Energii vyjádřete v elektronvoltech.
7) Foton s energií 15,5 eV byl „pohlcen“ atomem vodíku (srazil se s elektronem a předal
mu všechnu svou energii) v základním stavu a způsobil jeho ionizaci. Určete rychlost
elektronu při opuštění atomu. (8,2.105 ms-1; [1] str. 68, příklad)
De Broglieho hypotéza
8) Určete vlnovou délku (volného) elektronu urychleného napětím 100 V a 100 kV.
(pozor na relativistické efekty; vypočtěte podle Newtonovy mechaniky a pak podle
STR a porovnejte výsledky) (; [1] str. 57, cv. 3)
9) Určete vlnovou délku automobilu o hmotnosti 1000 kg jedoucího po silnici rychlostí
100 km/h (vzhledem k silnici).
Jaderná fyzika
10) Vypočítejte hmotnostní schodek a vazebnou energii jádra helia, kyslíku, uhlíku.
11) Experimentálně bylo zjištěno, že poločas přeměny vzorku rádia je 1600 let. Vypočtěte
rozpadovou konstantu (přeměnovou konstantu). (13,8.10,-12 s-1; [4] str. 112, cv. 10)
32
12) Ve vzorku radioaktivního fosforu 15
P , který má poločas přeměny 14 dnů, je 4.1018
atomů fosforu. Kolik atomů fosforu bude v tomto vzorku za čtyři týdny? (1018
nerozpadlých atomů; [2] str. 175, cv. 148)
13) V kousku starého dřeva klesl obsah radionuklidu 146 C na 72% původní hodnoty.
Určete stáří dřeva, je-li poločas přeměny 5570 r. (2640 r.; [2] str. 176, cv. 150)
Kontrolní otázky
Hypotéza o kvantech elektromagnetického pole (fotonech) a fotoelektrický jev
1) Jaká je (experimentálně zjištěná) závislost vyzářená energie (elektromagnetického
pole) na frekvenci při záření zahřátých těles (záření absolutně černého tělesa)?
2) Jakou závislost energie elektromagnetického pole na frekvenci předpovídá (teoreticky)
klasická elektrodynamika pro záření absolutně černého tělesa (Rayleighův – Jeansův
zákon)? Porovnejte grafy experimentální a teoretické závislosti vyzářené energie
(elektromagnetického pole) v závislosti na frekvenci. Jsou tyto grafy ve shodě?
Odpovídá teorie experimentu?
3) Proč byla vyslovena Planckova hypotéza a co to je?
4) Jaký jev (jevy) svědčí ve prospěch Planckovy hypotézy?
5) Jak se vypočte energie fotonu (podle Planckovy hypotézy)?
6) Jak spolu souvisí energie a hybnost kvanta elektromagnetického pole (fotonu)?
7) Jaký zákon zachování představuje Einsteinova rovnice pro fotoefekt?
8) Jaký jev (pokus) svědčí ve prospěch Planckovy hypotézy? Popište tento pokus a
porovnejte výsledek tohoto pokusu s předpovědí klasické elektrodynamiky.
Atomy
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Kdo to byl Dalton a jaké předpoklady má jeho „atomová teorie“?
Co studuje spektroskopie?
Co studoval Balmer? Na co přišel?
Kdo a (přibližně) kdy objevil elektron?
Kdo a (přibližně) kdy změřil náboj elektronu?
Kdo navrhl „pudinkový model atomu“ a jak takový model vypadal?
Kdo prověřoval „pudinkový model atomu“ a k čemu dospěl? Popište jeho pokus. Jaký
výsledek pokusu předpovídal „pudinkový model atomu“ a jaký byl skutečný
výsledek?
8) Kdo a (přibližně) kdy objevil jádro atomu? Jaký pokus k tomu sloužil?
9) Kdo navrhl „planetární model atomu“ a jak takový model vypadal?
10) Proč (podle klasické fyziky) nemůže být „planetární model atomu“ stabilní (tj. atomy
by nemohly trvale existovat)?
11) Co se pokusil vysvětlit Bohr ve své „teorii atomu vodíku“? Tj. jaké problémy fyziky
chtěl svou „teorií“ vyřešit?
12) Jaké byly hlavní rozdíly (rozpory) mezi Bohrovou teorií a klasickou
elektrodynamikou?
De Broglieho hypotéza
1) Co to je De Broglieho hypotéza?
2) Jaký jev (pokus) svědčí ve prospěch De Broglieho hypotézy?
3) Podle jakých vztahů (pro energii a hybnost) přiřazuje De Broglie (volným) elektronům
vlnovou délku (frekvenci)?
4) Jaký jev (pokus) svědčí ve prospěch De Broglieho hypotézy?
Jaderná fyzika
1)
2)
3)
4)
Co objevil Becquerel? Jak k objevu dospěl?
Co nazvala paní Curiová radioaktivitou?
Jaká druhy radioaktivního záření známe?
Jak rozlišíme jednotlivé druhy radioaktivního záření pomocí chování
v elektromagnetickém poli?
5) Kdo objevil atomové jádro a jak?
6) Jaké pokusy prováděl Bothe? Popište je. Co objevil? Jak jeho pokusy vyložil
Chadwik?
7) Co udává nukleonové číslo a co protonové číslo?
8) Co je to chemický prvek a co nukleon? Co je to izotop?
9) Jak si vysvětlujeme poměrně dlouhou stabilitu řady jader atomů? Proč se nezhroutí
jádro atomu, když obsahuje pouze kladné protony a neutrální neutrony?
10) Co je to hmotnostní úbytek? Jak se určuje?
11) Co je to vazbová energie a jak se dá vypočítat?
12) Jak zní zákon radioaktivní přeměny?
13) Co je to poločas rozpadu?
14) Jaká je souvislost poločasu rozpadu a rozpadové konstanty?
Download

Atomová fyzika opakování.pdf