Fotoelektron, massa tereduksi dan eksitasi atom
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| work function/wɜːk ˈfʌŋkʃn/ | fungsi kerja |
| reduced mass/rɪˈdjuːst mæs/ | massa tereduksi |
Keputusan sebelum jawaban
- Penurunan arus berulang yang berjarak sama dapat mewakili kehilangan energi eksitasi yang sama secara berulang, alih-alih serangkaian tingkat atom yang berbeda.
- Tujuan Anda: Membedakan ambang fotoelektrik dan sinar-X karakteristik.
Bacalah hubungannya
- Energi kinetik maksimum fotoelektrik adalah Kmax=hν−ϕ untuk frekuensi foton di atas ambang ν0=ϕ/h. Besaran tegangan penghenti memenuhi eVs=Kmax, sehingga Vs linear terhadap ν di atas ambang. Meningkatkan intensitas pada frekuensi tetap meningkatkan jumlah foton yang tersedia dan biasanya arus fotoelektron, bukan energi maksimum elektron foto. Di bawah ambang, model satu-foton sederhana tidak memancarkan elektron foto terlepas dari intensitasnya. Fungsi kerja adalah sifat permukaan, tidak sebanding dengan frekuensi pencahayaan.
- Terapkan penskalaan spektral massa tereduksi dan pengisian spin banyak-elektron.
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.
Gunakan aturan penentu
- Sinar-X karakteristik dihasilkan ketika elektron mengisi kekosongan kulit dalam, memancarkan foton yang sama dengan selisih energi kulit. Garis tajamnya bergantung pada atom target. Bremsstrahlung timbul dari perlambatan elektron berenergi tinggi dalam medan listrik inti dan menghasilkan latar belakang kontinu, dengan ujung energi yang ditentukan oleh energi elektron insiden. Latar belakang kontinu dan garis diskrit dapat muncul bersamaan; keberadaan salah satu tidak menyingkirkan yang lain. Mekanisme ini berbeda dari fluoresensi terlihat, hamburan fonon, dan penangkapan partikel.
- Tafsirkan celah energi Franck–Hertz tanpa menciptakan tingkat baru.
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.
Periksa syarat-syaratnya
- Untuk atom dua-bodi mirip hidrogen, ganti massa elektron dengan massa tereduksi μ=m_eM/(m_e+M). Dalam model Coulomb sederhana, energi tingkat berskala sebagai −μZ²/n², sehingga frekuensi spektral berskala sebagai μZ² dan panjang gelombang inversnya. Untuk positronium M=m_e, μ=m_e/2 dan konstanta Rydberg-nya setengah dari nilai massa inti tak hingga. Untuk inti berat μ mendekati m_e. Pada atom banyak-elektron, gunakan pengisian orbital dan aturan Hund alih-alih model hidrogen: orbital degenerat ditempati tunggal dengan spin sejajar sebelum berpasangan. Konfigurasi 2p² karbon memiliki dua elektron tak berpasangan dan total spin S=1; konfigurasi 2p⁴ oksigen memiliki dua elektron tak berpasangan dan juga S=1. Pasangan terisi berkontribusi nol spin bersih.
- Tafsirkan celah energi Franck–Hertz tanpa menciptakan tingkat baru.
Menggunakan h=4.136×10⁻¹⁵ eV·s, cahaya pada 8×10¹⁴ Hz memiliki energi foton 3.3088 eV. Dengan fungsi kerja 2.0 eV, Kmax=1.3088 eV dan besaran penghenti 1.3088 V. Celah eksitasi 4 V menghasilkan 4 eV dan, menggunakan hc≈1240 eV·nm, foton pemulangan sepanjang 310 nm. Panjang gelombang spektral positronium adalah dua kali nilai hidrogen massa tak hingga pada transisi yang sesuai.
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.
Terapkan format tugas
- Dalam eksperimen Franck–Hertz, elektron yang dipercepat kehilangan energi melalui eksitasi inelastis sekali mencapai ambang atom. Jarak berulang antara lembah arus atau puncak dalam tegangan akselerasi dapat mengidentifikasi energi eksitasi yang sama yang hilang satu, dua, atau lebih kali. Jarak ΔV sesuai dengan energi eΔV; puncak pada 4,8,12 V tidak perlu mewakili tiga energi tingkat tereksitasi yang terpisah. Potensial kontak dan medan penahan dapat menggeser posisi puncak absolut, jadi gunakan jarak dan kondisi peralatan yang disebutkan. Jika atom tereksitasi kembali dengan satu foton energi tersebut, panjang gelangnya adalah hc/(eΔV).
- Tafsirkan celah energi Franck–Hertz tanpa menciptakan tingkat baru.
Intensitas arus dan tegangan penghenti menjawab pertanyaan yang berbeda. Sertakan massa tereduksi dan degenerasi orbital, dan gunakan jarak Franck–Hertz alih-alih menganggap setiap puncak sebagai tingkat energi baru.
Jawaban mana yang sesuai dengan kasus ini?
Membedakan ambang fotoelektrik dan sinar-X karakteristik
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.
Jaga pembedaan
- fungsi kerja — Energi minimum yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari permukaan tertentu.
- massa tereduksi — Massa efektif dua-bodi m1m2/(m1+m2) untuk gerakan relatif.
- Membedakan ambang fotoelektrik dan sinar-X karakteristik.
- Terapkan penskalaan spektral massa tereduksi dan pengisian spin banyak-elektron.
- Tafsirkan celah energi Franck–Hertz tanpa menciptakan tingkat baru.
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.