Τράπεζα θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Β θέμα 21363

4 lazers

Βλέπουμε τέσσερα lazer διαφορετικού χρώματος να συμβάλουν και να δίνουν λευκό χρώμα .

Σας παρουσιάζουμε μία ερώτηση από τις διεγέρσεις – αποδιεγέρσεις και μία ερώτηση από την ισχύ της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας .

Προτείνουμε να διαβάσετε την μελέτη αυτή. 

Δείτε και αυτό είναι η νέα μας προσπάθεια (με ανανεωμένο εβδομαδιαίο πρόγραμμα)

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Β γενικής φυσικής.

ΘΕΜΑ Β

Β1. Στο άτομο του υδρογόνου όταν το ηλεκτρόνιο μεταπίπτει από την 4η (n = 4), στην 1η (n = 1) ενεργειακή στάθμη εκπέμπει ακτινοβολία με μήκος κύματος λα στο κενό.

Α. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Το μήκος κύματος στο κενό της ακτινοβολίας που εκπέμπεται όταν το ηλεκτρόνιο μεταπίπτει από την 4η (n = 4) στην 2η (n = 2) ενεργειακή στάθμη είναι:

α. 5·λα ,                                          β. 12,5·λα ,                                          γ. 18·λα .

Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Β2. Έχουμε δύο λέιζερ. Το πρώτο που το συμβολίζουμε με (Ι) είναι Kr+ (ιόντων Κρυπτού), έχει ισχύ P = 1∙103 Watt και παράγει μονοχρωματική ακτινοβολίας μήκους κύματος  = 650 nm στο κενό. Το δεύτερο λέιζερ που το συμβολίζουμε με (ΙΙ) είναι He-Cd (Ηλίου – Καδμίου) έχει ισχύ P2 = 3∙10-3 Watt και παράγει μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος λ2 = 325 nm επίσης στο κενό. Θεωρούμε ότι η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνουν και τα δύο λέιζερ μετατρέπεται κατά 100% σε ενέργεια ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Σε κάποιο χρονικό διάστημα το λέιζερ (Ι) εκπέμπει 1020 φωτόνια.

Α. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Στο ίδιο χρονικό διάστημα το λέιζερ (ΙΙ) εκπέμπει:

α. 2·1020 φωτόνια ,                     β. 3·1020 φωτόνια ,                      γ. 1,5·1020 φωτόνια .

Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Λύση

Β1.

Α.

Σωστή επιλογή είναι η α .

Β.

Το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου μεταβαίνει από την 4η στην 1η ενεργειακή στάθμη και εκπέμπει ακτινοβολία με μήκος κύματος λα στο κενό.

Ισχύει :

Ε4 – Ε1 = h·f4 → 1 ⇒ (Ε1 / 4²) – Ε1 = h·f4 → 1 ⇒ (Ε1 / 16) – Ε1 = h·f4 → 1 ⇒ – 15·Ε1 / 16 = h·f4 → 1 ⇒

η βασική κυματική εξίσωση είναι : c0 = λα·f4 → 1 ⇒ f4 → 1 = c0 / λα ,

– 15·Ε1 / 16 = h·(c0 / λα) ⇒ λα = – (16·c0·h) / (15·Ε1) … (I) .

Το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου μεταβαίνει από την 4η στην 2η ενεργειακή στάθμη και εκπέμπει ακτινοβολία με μήκος κύματος λα στο κενό.

Ισχύει :

Ε4 – Ε2 = h·f4 → 2 ⇒ (Ε1 / 4²) – (Ε1 / 2²) = h·f4 → 2 ⇒ (Ε1 / 16) – (Ε1 / 4) = h·f4 → 2 ⇒ – 3·Ε1 / 16 = h·f4 → 2 ⇒

η βασική κυματική εξίσωση είναι : c0 = λ2·f4 → 2 ⇒ f4 → 2 = c0 / λ,

– 3·Ε1 / 16 = h·(c0 / λ2) ⇒ λ= – (16·c0·h) / (3·Ε1) … (IΙ) .

Διαιρώ κατά μέλη τις σχέσεις (ΙΙ) και (Ι) :

(ΙΙ) / (Ι) ⇒ λ/ λα = [- (16·c0·h) / (3·Ε1)] / [- (16·c0·h) / (15·Ε1)] ⇒ λ/ λα = 15 / 3 ⇒ λ= 5·λα .

Προτείνουμε η ερώτηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι και στη συνέχεια να συζητηθεί στη τάξη .

Β2.

Α.

Σωστή επιλογή είναι η γ .

Β.

Η ισχύς του πρώτου lazer είναι :

Ρ= Ε/ t ⇒

η ενέργεια Ε= Ν1·h·f,

Ρ= N1·h·f/ t ⇒

η βασική κυματική εξίσωση : c= λ1·f⇒ f= c/ λ1 ,

Ρ= N1·h·(c/ λ1) / t ⇒ t = [(N1·h·c0) / (λ1·Ρ1)] … (Ι) .

Η ισχύς του δεύτερου lazer είναι :

Ρ= Ε/ t ⇒

η ενέργεια Ε= Ν2·h·f,

Ρ= N2·h·f/ t ⇒

η βασική κυματική εξίσωση : c= λ2·f⇒ f= c/ λ2 ,

Ρ= N2·h·(c/ λ2) / t ⇒ t = [(N2·h·c0) / (λ2·Ρ2)] … (ΙΙ) .

Ο χρόνος t είναι ο ίδιος από τις σχέσεις (Ι) και (ΙΙ) :

(Ι) = (ΙΙ) ⇒ [(N1·h·c0) / (λ1·Ρ1)] = [(N2·h·c0) / (λ2·Ρ2)] ⇒ N1·λ2·Ρ= N2·λ1·Ρ⇒ N2 = (N1·λ2·Ρ2) / (λ1·Ρ1) ⇒ N2 = (1020·325·10-9·3·10-3) / (650·10-9·1·10-3) ⇒ N2 = 1,5·1020 φωτόνια .

Προτείνουμε η ερώτηση να διδαχθεί στη τάξη από τον καθηγητή .

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Β γενικής φυσικής.

Advertisements

One thought on “Τράπεζα θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Β θέμα 21363

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s