GRE Subject Test · GRE Physics · Sujet 23
Des creux de courant espacés régulièrement peuvent représenter des pertes répétées de la même énergie d'excitation, plutôt qu'une séquence de niveaux atomiques différents.
Prérequis : 7.
| English | Français |
|---|---|
| work function/wɜːk ˈfʌŋkʃn/ | fonction de travail |
| reduced mass/rɪˈdjuːst mæs/ | masse réduite |
| photoelectric effect/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɪk ɪˈfekt/ | effet photoélectrique |
L'énergie cinétique photoélectrique maximale est Kmax=hν−ϕ pour une fréquence photonique ν0=ϕ/h au-dessus du seuil. Une intensité de potentiel d'arrêt Vs satisfait eVs=Kmax, donc Vs est linéaire en ν au-dessus du seuil. Augmenter l'intensité à fréquence fixe augmente le nombre de photons disponibles et généralement le courant photoélectrique, mais pas l'énergie maximale des photoélectrons. En dessous du seuil, le modèle simple à un seul photon n'émet aucun photoélectron, quelle que soit l'intensité. Le travail d'extraction est une propriété de la surface, proportionnel à la fréquence d'illumination.
Les rayons X caractéristiques résultent lorsqu'un électron comble une vacance dans une couche interne, émettant un photon égal à la différence d'énergie des couches. Leurs raies fines dépendent des atomes cibles. Le freinage (bremsstrahlung) provient du ralentissement d'électrons énergétiques dans les champs électriques nucléaires et produit un fond continu, dont l'extrémité énergétique est fixée par l'énergie de l'électron incident. Un fond continu et des raies discrètes peuvent apparaître ensemble ; l'existence de l'un n'exclut pas l'autre. Ces mécanismes diffèrent de la fluorescence visible, de la diffusion phononique et de la capture de particules.
Pour un atome hydrogénéoïde à deux corps, remplacer la masse de l'électron par la masse réduite μ=m_eM/(m_e+M). Dans le modèle de Coulomb simple, les énergies des niveaux s'échelonnent comme −μZ²/n², donc les fréquences spectrales s'échelonnent comme μZ² et les longueurs d'onde inversement. Pour la positronium M=m_e, μ=m_e/2 et sa constante de Rydberg est la moitié de la valeur à masse nucléaire infinie. Pour un noyau lourd, μ approche m_e. Dans les atomes à plusieurs électrons, utiliser le remplissage orbital et la règle de Hund plutôt que le modèle hydrogéné : les orbitales dégénérées sont occupées individuellement avec des spins parallèles avant l'appariement. Le 2p² du carbone donne deux électrons non appariés et un spin total S=1 ; le 2p⁴ de l'oxygène a deux électrons non appariés et aussi S=1. Les paires remplies contribuent à zéro spin net.
Dans les expériences de Franck–Hertz, les électrons accélérés perdent de l'énergie par excitation inélastique dès qu'ils atteignent un seuil atomique. Des creux ou espacements de pics répétés dans la tension d'accélération permettent donc d'identifier la même énergie d'excitation perdue une, deux fois ou plus. Un espacement ΔV correspond à une énergie eΔV ; des pics à 4,8,12 V ne représentent pas nécessairement trois niveaux d'excitation distincts. Les potentiels de contact et les champs retards peuvent déplacer les positions absolues des pics, utilisez donc l'espacement et les conditions d'appareil indiquées. Si l'atome excité revient par un photon de cette énergie, la longueur d'onde est hc/(eΔV).
Dans l'effet photoélectrique à un seul photon, utilisez le travail d'extraction de surface phi.
L'intensité du courant et la tension d'arrêt répondent à des questions différentes. Incluez la masse réduite et la dégénérescence orbitale, et utilisez l'espacement de Franck-Hertz plutôt que de considérer chaque pic comme un nouveau niveau d'énergie.
travail d'extraction : Énergie minimale requise pour extraire un électron de la surface spécifiée.
masse réduite : Masse effective à deux corps m1m2/(m1+m2) pour le mouvement relatif.
Traversez-le étape par étape, avec des exercices à vérification instantanée.
Chargement des matières…