Zestaw zadań z przedmiotu „Elementy fizyki kwantowej i budowy materii”
dla II SDM
1. Promieniowanie ciała doskonale czarnego, efekt fotoelektryczny, efekt Comptona
Przydatne związki:
4E T T , maxT 2.898 10 m K 3
8 2 4
5.67 10 W
m K .
1. Promieniowanie ciała doskonale czarnego
1.1 Wyznaczyć wartość stałej słonecznej zakładając, że powierzchnia Słońca wynosi
18 2
6.09 10 m
S zaś odległość Ziemia-Słońce jest równa r149.597 10 m 9 . (Przyjąć
max 500nm
)
1.2 Kwantowy oscylator oscyluje z częstotliwością 5 10 Hz 14 . Wyznaczyć różnicę pomiędzy jego poziomami energetycznymi.
1.3 Ciężarek o masie 1 kg drga zawieszony na końcu sprężyny o stałej sprężystości równej 1000 N ∕ m . Amplituda tych drgań wynosi 0,1 m. Jaka jest różnica między jego poziomami energetycznymi?
2. Efekt fotoelektryczny
2.1 Promieniowanie o długości fali 300 nm pada na powierzchnię srebra. Czy zachodzi efekt fotoelektryczny? Dla jakiej wartości pracy wyjścia zajdzie ten efekt? (Praca wyjścia dla srebra wynosi 4.73 eV)
2.2 W eksperymencie użyto światła o długości fali 180 nm, padającego na nieznany metal.
Zmierzony fotoprąd przestawał płynąć po przyłożeniu napięcia −0,8 V . Wyznaczyć pracę wyjścia dla tego metalu oraz jego częstotliwość progową w zjawisku fotoelektrycznym.
2.3 Fioletowe światło o długości fali 430 nm pada na fotoelektrodę wapniową o pracy wyjścia 2,71 eV. Wyznaczyć energię padających fotonów oraz maksymalną energię kinetyczną wybitych elektronów.
3. Efekt Comptona
3.1 Promieniowanie rentgenowskie o długości fali 71 pm pada na kalcytową tarczę. Wyznaczyć długość fali rozproszonej pod kątem 30°. Jaka jest największa wartość przesunięcia Comptona w tym eksperymencie? Jakie jest najmniejsze przesunięcie, które można zmierzyć w tym eksperymencie?
3.2 Obliczyć maksymalną energię kinetyczną jaką może uzyskać elektron podczas rozpraszania promieniowania X o długości fali λ = 0.1 nm.
