Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 21692

dynamic woman

Η φωτογραφία συμβολίζει τις δυναμικές γυναίκες , τις γυναίκες της εποχής μας .

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση που συνδυάζει την οπτική και τις διεγέρσεις και αποδιεγέρσεις του ηλεκτρονίου του ατόμου .

Μια άσκηση (όπως και πολλές άλλες) που μας λύνει

η συνάδελφος Ελπίδα Ανδρουλιδάκη (την ευχαριστούμε)

To NEO σύστημα εισαγωγής στην τριτοβάθμια εκπαίδευση

Δείτε και αυτό

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

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

ΘΕΜΑ Δ

Ένα σωματίδιο με αρχική κινητική ενέργεια Καρχ = 30 eV συγκρούεται με άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση και έχει ενέργεια Ε= -13,6 eV. Το άτομο του υδρογόνου ιονίζεται ενώ πρακτικά παραμένει ακίνητο και το σωματίδιο κρούσης, απομακρύνεται από το χώρο της κρούσης με κινητική ενέργεια Kτελ = 6,2 eV.

Δ1.  Να υπολογιστεί η κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου που απελευθερώνεται από το ιονισμένο άτομο.

Το ηλεκτρόνιο που προέκυψε από τον ιονισμό του ατόμου υδρογόνου, συγκρούεται με άλλο άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση και το διεγείρει.

Δ2. Να βρείτε σε ποια κατάσταση διεγείρεται το άτομο του υδρογόνου.

Το διεγερμένο άτομο αποδιεγείρεται με ένα κβαντικό άλμα. Κατά την αποδιέγερση παράγεται ένα φωτόνιο.

Δ3. Να υπολογιστούν η συχνότητα και το μήκος κύματος του φωτονίου.

Tο φωτόνιο που προέρχεται από την αποδιέγερση του ατόμου υδρογόνου περνάει από το κενό σε γυαλί με δείκτη διάθλασης n = 1,2 για τη συχνότητα αυτή.

Δ4. Nα υπολογίσετε τη μεταβολή του μήκους κύματος κατά τη διέλευση από το κενό στο γυαλί, καθώς και πόσα μήκη κύματος χωράνε μέσα σε γυαλί πάχους d = 1 cm.

Δίνονται:

Στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο e = 1,6∙10-19 C .

Ταχύτητα του φωτός στο κενό c0 = 3∙108 m / s .

Σταθερά του Planck h = 6,63∙10-34 J·s .

Να θεωρήσετε ότι 16,32 / 6,63 ≈ 2,5 .

Λύση

Δ1.

Έχουμε ιονισμό με κρούση .

Αρχή διατήρησης της ενέργειας :

(η γενικότερη σχέση , ισχύει παντού)

Καρχ = Κτελ + Ειον , 1 → άπειρο + Κάπειρο + ΔΚιόντος 

Καρχ = Κτελ + (0 – Ε1) + Κάπειρο + 0 ⇒

Κάπειρο = Καρχ – Κτελ + Ε⇒ Κάπειρο = 30 – 6,2 – 13,6 ⇒ Κάπειρο = 10,2 eV.

Δ2.

Διέγερση με κρούση:

Η απαιτούμενη ενέργεια που πρέπει να προσφερθεί για να διεγερθεί το άτομο από τη θεμελιώδη κατάσταση στη :

1η διεγερμένη , με βάση την συνθήκη του Bohr , είναι :

Εδιεγ, 1 → = Ε– Ε⇒ Εδιεγ, 1 → = (Ε/ 4) – Ε⇒ Εδιεγ, 1 → = -3,4 + 13,6 ⇒ Εδιεγ, 1 → = 10,2 eV.

2η διεγερμένη , με βάση την συνθήκη του Bohr , είναι :

Εδιεγ, 1 → = Ε– Ε⇒ Εδιεγ, 1 → = (Ε/ 9) – Ε⇒ Εδιεγ, 1 → = -1,51 + 13,6 ⇒ Εδιεγ, 1 → = 12,09 eV ,

κ.τ.λ.

Αφού η κινητική ενέργεια του e – βλήματος είναι :

Κe,απειρο = 10,2 eV = Εδιεγ , 1 → ,

το άτομο θα διεγερθεί μέχρι την n = 2 .

Δ3.

Η συνθήκη του Bohr :

Εf  = Εαποδ, 2 → ⇒ h·f = E– E

f = (10,2·1,6·10-19) / (6,63·10-34) ⇒ f = 16,32 / 6,63·1015 ⇒ f = 2,5·1015 Hz .

λ = c/ f ⇒ λ = 3·10/ 2,5·1015 ⇒ λ = 1,2·10-7 m.

Δ4.

Ο δείκτης διάθλασης οπτικού υλικού για συγκεκριμένη συχνότητα ορίζεται ως :

n = c/ c ⇒ n = (λ0·f / λ·f) ⇒ n = λ/ λ .

Το μήκος κύματος της ακτίνας μέσα στο οπτικό υλικό σε σχέση με τον δείκτη διάθλασης  , είναι:

λ = λ/ n ⇒ λ = 1,2·10-7 / 1,2 = 10-7 m .

Η μεταβολή του μήκους κύματος της ακτίνας , είναι :

Δλ = λ – λ⇒ Δλ = 10-7 – 1,2·10-7 ⇒ Δλ = – 0,2·10-7 m .

Υποθέτοντας ότι  η ακτίνα προσπίπτει κάθετα στο υλικό, η απόσταση που διανύει στο εσωτερικό του ταυτίζεται με το πάχος του, οπότε :

d = Νλ·λ ⇒ Νλ = d / λ ⇒ Νλ = 10-2 / 10-7 ⇒ Νλ = 105 μήκη κύματος .

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

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

Advertisements

2 thoughts on “Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 21692

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