פוטואלקטרונים, מסה מוקטנת וגיירוי אטומי
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| work function/wɜːk ˈfʌŋkʃn/ | פונקציית עבודה |
| reduced mass/rɪˈdjuːst mæs/ | מסה מופחתת |
החלטה לפני תשובה
- שקיעות זרם מוחלטות ושוויות יכולות להציג אובדנים חוזרים מאותה אנרגיית גירוי, ולא רצף של רמות אטומיות שונות.
- המטרה שלך: להבחין בין ספיחי הפוטואלקטרי ובין קרני X אופייניות.
קראו את הקשר
- האנרגיה הקינטית המקסימלית בהשפעה פוטואלקטרית היא Kmax=hν−ϕ לתדירות פוטון מעל הסף ν0=ϕ/h. ערך הפוטנציאל החוסם מקיים eVs=Kmax, ולכן Vs הוא פונקציה ליניארית ב-ν מעל הסף. הגברת עוצמת ההארה בתדירות קבועה מגבירה את מספר הפוטונים הניתנים בדרך כלל וגם את זרם הפוטואלקטרונים, אך אינה מגבירה את אנרגיית הפוטואלקטרונים המקסימלית. מתחת לסף, המודל הפשוט של פוטון אחד אינו פולט פוטואלקטרונים ללא קשר לעוצמה. פונקציית העבודה היא תכונה של המשטח ואינה פרופורציונלית לתדירות ההארה.
- השתמש בקנה מידה ספקטרלי של מסה מופחתת ומילוי סיבובים של אלקטרונים רבים.
At fixed above-threshold frequency, increasing light intensity in the one-photon photoelectric model mainly changes:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
More photons can emit more electrons; hν−ϕ remains the same.
השתמשו בכלל המגדיר
- קרני X אופייניות נוצרות כאשר אלקטרון ממלא ריק באשכול פנימי, ופולט פוטון השווה להפרש האנרגיה בין האשכולים. הקווים החדים שלהם תלו באטומי המטרה. ברמסטרלנג (Bremsstrahlung) נובעת מהאטה של אלקטרונים אנרגטיים בשדות חשמליים גרעיניים ומייצרת רקע רציף, עם סיום אנרגטי הנקבע על ידי אנרגיית האלקטרון הפוגע. רקע רציף וקווים דיסקרטיים יכולים להופיע יחד; קיום אחד אינו לשלול את השני. מכניזמים אלו שונים מפלואורנסציה נראית, פיזור פונונים ו捕获 חלקיקים.
- פרש את מרווחי האנרגיה בניסוי פרנק-הרץ מבלי למצוא רמות חדשות.
For neutral oxygen ground configuration 1s²2s²2p⁴, Hund filling gives total electronic spin:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Three p orbitals fill singly first, then one pair; two unpaired parallel electrons give S=1.
בדיקת התנאים
- עבור אטום דו-גופתי דמוי מימן, החלף את מסת האלקטרון במסה מופחתת μ=m_eM/(m_e+M). במודל קולומב הפשוט, אנרגיות הרמות סקאליות כ- −μZ²/n², ולכן תדירויות ספקטרליות סקאליות כ- μZ² ואורכי גל בצורה הפוכה. עבור פוזיטריום M=m_e, μ=m_e/2 וקבוע רידברג שלו הוא מחצית מהערך של מסת גרעין אינסופית. עבור גרעין כבד μ מתקרב ל-m_e. באטומים רב-אלקטרוניים, השתמש במילוי אורביטלים ובחוק הונד במקום במודל המימן: אורביטלים דגנרטטיים מולאים בבודדים עם סיבובים מקבילים לפני זוגות. לקربון 2p² ישנם שני אלקטרונים בלתי זוגיים וסיבוב כולל S=1; לחמצן 2p⁴ ישנם שני אלקטרונים בלתי זוגיים וגם S=1. זוגות מלאים תורמים אפס סיבוב נטו.
- פרש את מרווחי האנרגיה בניסוי פרנק-הרץ מבלי למצוא רמות חדשות.
בשימוש ב-h=4.136×10⁻¹⁵ eV·s, לאור בתדירות 8×10¹⁴ Hz יש אנרגיית פוטון 3.3088 eV. עם פונקציית עבודה 2.0 eV, Kmax=1.3088 eV וערך החוסם 1.3088 V. מרווח גירוי 4 V נותן 4 eV, ובשימוש ב-hc≈1240 eV·nm, פוטון חזרה בעורך 310 nm. אורכי גל ספקטרליים של פוזיטריום הם פי שניים מהערכים של מימן בעל מסת אינסוף במעברים תואמים.
Positronium reduced mass divided by electron mass equals ____ (decimal).
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
m_e²/(2m_e)=m_e/2.
יישמו את פורמט המשימה
- בניסוי פרנק-הרץ, אלקטרונים מאוצרים מאבדים אנרגיה דרך גירוי לא אלסטי ברגע שהם מגיעים לסף אטומי. מרווח חוזר בין שקיעות זרם או שיאים במתח האיצור יכול thus לזהות את אותה אנרגיית גירוי שאבדה פעם אחת, שתיים או יותר. מרווח ΔV מתאים לאנרגיה eΔV; שיאים ב4,8,12 V אינם חייבים לייצג שלוש אנרגיות רמות מוגדרות נפרדות. פוטנציאלים מגע ושדות מעכבים יכולים להזיז מיקומי שיאים מוחלטים, ולכן השתמש במרווח ובתנאי המתקן הנאמרים. אם האטום המוגדר חוזר באמצעות פוטון אחד באותה אנרגיה, אורך הגל הוא hc/(eΔV).
- פרש את מרווחי האנרגיה בניסוי פרנק-הרץ מבלי למצוא רמות חדשות.
עוצמת הזרם ומתח החוסם עונים על שאלות שונות. כלול מסה מופחתת ודגנרטיה אורביטלית, והשתמש במרווח פרנק-הרץ ולא בטיפול בכל שיא כרמת אנרגיה חדשה.
איזו תשובה מתאימה למקרה זה?
להבחין בין ספינות הפוטואלקטריות לקרינת X מאופיינת
Equally spaced Franck–Hertz features necessarily identify a different atomic excitation energy at each successive feature.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Successive collisions can lose the same excitation energy repeatedly.
שמרו על ההבחנות
- פונקציית עבודה — האנרגיה המינימלית הנדרשת להוצאת אלקטרון מהמשטח המפורט.
- מסה מופחתת — מסה אפקטיבית דו-גופתית m1m2/(m1+m2) לתנועה יחסית.
- הבחן בין ספיחי הפוטואלקטרי ובין קרני X אופייניות.
- השתמש בקנה מידה ספקטרלי של מסה מופחתת ומילוי סיבובים של אלקטרונים רבים.
- פרש את מרווחי האנרגיה בניסוי פרנק-הרץ מבלי למצוא רמות חדשות.
Match each term with its precise meaning in this lesson.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Keep the distinctions stated in the teaching example.
Put this lesson’s reasoning or event sequence in order.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
The order follows the stated process; check each stage before the next.