Радиоактивный изотоп имеет период

1. Фотоэлектрический эффект

Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется испускание электронов с поверхности вещества под действием света.

Рис. 1.1.

,

Законы фотоэффекта были получены экспериментально и формулируются следующим образом:

Уравнение, описывающее фотоэффект, было получено Эйнштейном: энергия падающего фотона расходуется на работу выхода электрона из металла и на сообщение вылетающему электрону максимальной кинетической энергии:

где

  • энергия фотона, падающего на поверхность металла; А — работа выхода электрона из металла;

    — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона

в двух случаях (нерелятивистском и релятивистском) выражается различными формулами:

,

б) если фотоэффект вызван фотоном, обладающим большой энергией (

>> 0,5 МэВ), то

где

, m — релятивистская масса электрона.

или

;

,

Еще одна запись уравнения Эйнштейна:

Учли, что

;

, и подставили эти формулы в (3.2.1). Работа выхода обычно задается в электрон-вольтах: 1 эВ =

Дж.

Давление, производимое светом при нормальном падении,

где

— энергия всех фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, т.е. энергетическая освещенность поверхности; N — число фотонов, падающих в единицу времени на единицу площади поверхности тела; h — постоянная Планка;

— частота излучения; c — скорость электромагнитного излучения в вакууме;

— коэффициент отражения.

Масса фотона:

.

Импульс фотона определяется из формулы, полученной в теории относительности:

т.к.

: т.е.

,

.

Постулаты Бора:

2) При переходе атома из стационарного состояния с большей энергией E2 в стационарное состояние с меньшей энергией E1 происходит излучение кванта света (фотона) с энергией ħω:

Такое же соотношение выполняется и в случае поглощения, когда падающий фотон переводит атом с низшего энергетического уровня E1на более высокий E2 , (правило частот Бора).

M = n

, или

n= 1, 2, 3,…,где n  квантовое число.

Радиус первой стационарной орбиты электрона в атоме водорода (n= 1, Z= 1) равен

Энергия Еn, электрона на n-й стационарной орбите в СИ равна:

Эта формула описывает уровни энергии стационарных состоя­ний электрона в водородоподобной системе. Для атома водорода схема энергетических уровней по­казана на рис. 3.5.3. При n→∞ уровни энергии сгущается, а энергия стремится к предельному значению Е = 0.

Для атома водорода основному состоянию соответст­вует энергия

= —13,53 эВ. Эта энергия (по модулю) является энергией связи электрона в основном со­стоянии:

. Именно такую энергию надо сообщить электрону в основном состоянии (n = 1), чтобы удалить его из атома водорода. По этой причине ее на­зывают еще и энергией ионизации: Eион = Eсв = 13,6 эВ.

.

Введем в рассмотрение постоянную Ридберга:

с—1.

3.6. Волновые свойства вещества. Волны де Бройля

Согласно гипотезе де Бройля каждой движущейся частице должна быть сопоставлена волна (волна де Бройля). Для получения связи между параметрами волны (частотой

, длиной

, волновым вектором

) и величинами, характеризующими движение частиц (импульсом

, скоростью

, энергией

), были использованы правила перехода от волновой картины к корпускулярной, полученные в оптике для фотонов.

, (3.6.1)

Частота волны связана с энергией частиц соотношением

, где

. Полная энергия частиц Е определяется по формулам:

,

.

ВАРИАНТ 1

1.1. Энергия фотона, поглощенного при фотоэффекте, равна Е. Кинетическая энергия электрона, вылетевшего с поверхности металла под действием этого фотона,

1.2. Атом находится в состоянии с энергией Е1< 0. Минимальная энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, равна

1.3. При аннигиляции электрона и позитрона образовались два одинаковых

-кванта. Определите длину волны

-излучения, пренебрегая кинетической энергией частиц до реакции:1) 1,0 пм 2) 1,4 пм 3) 1,8 пм 4) 2,0 пм 5) 2,4пм

  1. 88 Протонов и 137 нейтронов; 2) 86 протонов и 222 нейтрона; 3) 84 протона и 140 нейтронов

Часть 2

2.2. Какую работу нужно совершить, чтобы удалить электрон со второй орбиты атома водорода за пределы притяжения его ядром?

2.4. Атом водорода переходит с первого энергетического уровня на третий. Сколько линий можно обнаружить в спектре испускания этогоатома? Определить длину волны этих линий

Часть 1

1) возрастает; 2) уменьшается; 3) не изменяется; 4) возрастает при

> 500 нм и уменьшается при

< 500 нм

  1. спектр углерода исчезнет н и заменится спектром азота

  2. спектр станет ярче из-за выделяющейся энергии

  3. спектр сдвинется из-за уменьшения числа атомов углерода

  4. спектр углерода станет менее ярким, и добавятся линии азота

1) электрон и

-квант; 2) два электрона; 3) два позитрона; 4) два

-кванта; 5) один

квант

1) 88 протонов и 137 нейтронов; 2) 86 протонов и 222 нейтрона; 3) 84 протона и 140 нейтронов

Часть 2

2.2. С помощью условий квантования вывести формулу центростремительного ускорения электрона на орбите. Найти ускорения электрона на двух первых орбитах в атоме водорода.

2.4. В каком диапазоне длин волн лежит излучение атома водорода?

Часть 1

  1. рентгеновского излучения; 2) видимого излучения; 3) ультрафиолетового излучения;

1.2.В реакции радиоактивного превращения ядра

в

вылетает одна частица с массой покоя, не равной нулю. Это1) нейтрон 2) позитрон 3) протон 4) электрон

1.4. При делении одного ядра урана

выделяется 3,2- 1011 Дж энергии. Если атомная электростанция, имеющая КПД 25%, расходует в сутки 235 г урана-235, то ее электрическая мощность равна:

Часть 2

2.2. На какой орбите скорость электрона в атоме водорода равна 734 км/с?

2.4. Найти энергии, соответствующие первым трем линиям серии Бальмера атома водорода.

Часть 1

1) инфракрасного излучения ; 2) видимого излучения; 3) ультрафиолетового излучения;

1.2. Какой порядковый номер в таблице Менделеева имеет элемент, который образуется в результате

-распада ядра элемента с порядковым номером Z?

1.3. При радиоактивном распаде ядра урана

и конечном превращении его в стабильное ядро свинца

должно произойти

-распадов и …

-распадов:

1.4. Какая часть исходных радиоактивных ядер распадается за время, равное двум периодам полураспада?

Часть 2

2.2. Во сколько раз увеличится радиус орбиты электрона у атома водорода, находящегося в основном состоянии, при поглощении фотона с энергией 12,09 эВ?

2.4. В результате поглощения кванта света электрон в атоме водорода перешел с первой боровской орбиты на вторую. Определить длину волны и частоту кванта.

Часть 1

Чему равно отношение импульсов

фотонов, излучаемых первым и вторым источниками?

1.2. При облучении нейтронами ядра урана 235 делятся на

  1. нейтроны и протоны; 4) нейтроны, протоны и электроны

1) протон 2) нейтрон 3) электрон 4)

-частица 5)

-квант

1) спектрограф 2) циклотрон 3) фотоэлемент 4) камера Вильсона 5) лазер

2.1. На поверхность лития падает монохроматический свет (

нм). Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов U не менее 1,7 В. Определить работу выхода A.

2.3. Найти длину волны де Бройля для электрона, обладающего кинетической энергией а)

; б)

.

ВАРИАНТ 6

1.1. Если скорость фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности катода, при увеличении частоты света увеличивается в 3 раза, то задерживающая разность потенциалов (запирающий потенциал) в установке по изучению фотоэффекта должна

1.2.Активность радиоактивного элемента уменьшилась в 4 раза за 8 дней. Каков период полураспада этого элемента?

1.3. В реакции термоядерного синтеза два ядра изотопов водорода

и

соединяются в одно ядро

. Какая частица при этом испускается?

1.4. Какова природа сил, отклоняющих

-частицы от прямолинейной траектории в опытах Резерфорда?

Часть 2

2.2. Определить длину волны спектральной линии атомарного водорода, частота которой равна разности частот двух линий серии Бальмера 1 = 486,1 нм и 2 = 410,2 нм. Какой серии принадлежит эта линия?

2.4. При бомбардировке нейтронами ядра атома алюминия

испус­кается альфа-частица и образуется ядро некоторого изотопа. Определите коли­чество нейтронов в ядре вновь образовавшегося изотопа.

Часть 1

1)

IMG SRC=»/images/1082/2163627/m7bc825e8.gif» NAME=»Object142″ ALIGN=ABSMIDDLE WIDTH=22 HEIGHT=28>; 2)

=

; 3)

>

; 4)

может быть как больше, так и меньше

  1. точно 500 ядер; 2) 500 или немного меньше ядер; 3) 500 или немного больше ядер

1.3. При бомбардировке ядер изотопа азота

нейтронами образуется изотоп бора

. Какая еще частица образуется в этой ядерной реакции?

1.4. В теории Бора атома водорода полная энергия электрона на n-й орбите определяется соотношением:

. Какую наименьшую энергию нужно сообщить невозбужденному атому водорода, чтобы спектр излучения газа из таких атомов содержал только одну спектральную линию?

Часть 2

2.2. Какие линии содержит спектр поглощения атомарного водорода в диапазоне длин волн от 95,5 до 130,0 нм?

2.4. Найти полное число электронов , содержащихся в аргоне

, взятом в объеме 0,5 л при температуре

и давлении 0,6 атм.

Часть 1

  1. увеличится в 2 раза; 2) уменьшится в 2 раза; 3) уменьшится более чем в 2 раза; 4) уменьшится менее чем в 2 раза

1) ~2,5 l07 2) ~5 l07 3)~7,5 107 4) ~ 108

1)0 2)1 3)2 4)3 5)4

1) увеличивается в 4 раза 2) уменьшается в 4 раза 3) увеличивается в 2 раза 4) уменьшается в 2 раза 5) не изменяется

2.1. При фотоэффекте с платиновой поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциалов

В. Найти длину волны

применяемого облучения и предельную длину волны

, при которой еще возможен фотоэффект.

2.3. Каков номер возбужденного состояния, в которое переходит атом во­дорода из нормального состояния при поглощении фотона, энергия которого составляет 8/9 энергии ионизации атома водорода?

ВАРИАНТ 9

1.1. Вылетающие при фотоэффекте электроны задерживаются напряжением

. Максимальная скорость электронов (е — элементарный электрический заряд, m — масса электрона) равна

1.2. Нагретый газ углерод

излучает свет. Этот изотоп испытывает

-распад с периодом полураспада 2,5 с. Как изменится спектр излучения всего газа за 5 с?

1.3. Ядро тория

превратилось в ядро радия

. Какую частицу испустило при этом ядро тория?

1.4. В теории Бора атома водорода полная энергия электрона на n-й орбите определяется соотношением:

. Какую наименьшую энергию нужно сообщить невозбужденному атому водорода, чтобы спектр излучения газа из таких атомов содержал только одну спектральную линию?

Часть 2

2.2. Какому элементу принадлежит водородоподобный спектр, длина волны которого в 4 раза короче, чем у атомарного водорода.

2.4. Во сколько раз меньше нейтронов содержит ядро атома азота с массо­вым и зарядовым числами 14 и 7, чем ядро цинка с массовым и зарядовым числа­ми 65 и 30?

Часть 1

  1. электрона; 2)

    -частицы ; 3) импульсы одинаковы; 4) величина импульса не связана с длиной волны

1)0 2) Е1 3) —Е1 4) —Е1 /2

1) 88 протонов и 140 нейтронов • 2) 89 протонов и 139 нейтронов 3) 88 протонов и 138 нейтронов

1.4. При делении одного ядра урана

выделяется 3,2- 1011 Дж энергии. Если атомная электростанция, имеющая КПД 25%, расходует в сутки 235 г урана-235, то ее электрическая мощность равна:

Часть 2

2.2. Определить для первой и второй круговых орбит атома водорода значения силы кулоновского притяжения и напряженность электрического поля.

2.4 Ядро урана с массовым числом 239 и зарядовым числом 92, являясь радиоактивным, после испускания электрона превращается в ядро некоторого элемента. Каков порядковый номер этого элемента в периодической системе элементов Менделеева?

Источник

Рейтинг
Ufactor
Добавить комментарий