Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

R18PSiLVkJ6Hi1

Ćwiczenie 1

Uzupełnij zdanie:

Pęd fotonu jest ({#wprost} / {odwrotnie}) proporcjonalny do częstotliwości fali, a ({wprost} / {#odwrotnie}) proporcjonalny do długości fali.

R1DG7bV4xNNqG1

Ćwiczenie 2

Uzupełnij zdanie:

Odrzut atomu emitującego kwant światła wynika z zasady zachowania ({energii} / {#pędu}).

R11syML1hznDM1

Ćwiczenie 3

Porównaj pędy fotonu promieniowania rentgenowskiego o długości fali 5 nm i fotonu promieniowania gamma o długości fali 0,05 nm. Uzupełnij zdania:

100, gamma, 0,01, 0,25, 2500, rentgenowskiego

Większy pęd ma foton promieniowania ...............................
Stosunek pędu fotonu gamma do pędu fotonu rentgenowskiego wynosi ...............................

R6y6TeBAMg5GD2

Ćwiczenie 4

Uzupełnij zdanie:

Podczas absorpcji fotonu atom otrzymuje pęd ({#zgodny z kierunkiem} / {przeciwny do kierunku}) ruchu zaabsorbowanego fotonu, a podczas emisji fotonu pęd przekazany atomowi ma kierunek ({zgodny z kierunkiem} / {#przeciwny do kierunku}) ruchu wyemitowanego fotonu.

Ćwiczenie 5

RI69gIbHHPjZa

Atom wodoru emituje foton o energii E = 1, 89 eV. Oblicz wartość pędu, jaki zyskał atom po emisji fotonu.

p = 10^{^............} kg⋅m/s.

Pęd atomu wynosi

p = \frac{E}{c} = \frac{1, 89 \cdot 1, 6 \cdot 10^{- 19} J}{3 \cdot 10^{8} \frac{m}{s}} \approx 10^{- 27} \frac{k g \cdot m}{s}

i jest przeciwnie skierowany do kierunku ruchu fotonu.

Ćwiczenie 6

Na rysunku przedstawione jest rozpraszanie fotonu promieniowania rentgenowskiego na elektronie. Podane są wartości energii fotonu przed zderzeniem ( $E$ ) i po zderzeniu ( $E$ ’). Wpisz wartość energii kinetycznej uzyskanej przez elektron.

R1X06nc6hRULZ

Na rysunku z lewej strony pokazany jest tor fotonu padającego. To pozioma linia ze strzałką skierowaną w prawo. Przy tej linii jest napis foton padający oraz wartość energii fotonu padającego: wielkie E równa się 12 kiloelektronowoltów. Na końcu poziomego toru fotonu padającego jest kulka symbolizująca elektron, z którym foton się zderza. Pokazane są kierunki ruchu fotonu i elektronu po zderzeniu. Foton leci na ukos w górę i w prawo. Przy torze fotonu jest napis foton rozproszony oraz wartość energii fotonu rozproszonego: duże E równa się 11,9 kiloelektronowoltów. Elektron leci na ukos w dół i w prawo. Przy torze elektronu jest napis kierunek ruchu elektronu oraz równanie: energia kinetyczna elektronu wielkie E z indeksem dolnym k równa się trzy kropki. Energia kinetyczna elektronu jest niewiadomą w tym zadaniu.

RvmRTHxmawhVV

Odpowiedź: Energia kinetyczna uzyskana przez elektron wynosi ............ keV

Ćwiczenie 7

Na rysunku (a) foton o energii rezonansowej zbliża się do atomu i zostanie przez niego pochłonięty (b). Jakim wzorem wyraża się wartość przekazu pędu, $Δ p$ , otrzymanego przez atom? Uzupełnij wzór, który powienien pojawić się na rysunku.

RqVwC6JWtWbno

Ilustracja przedstawia dwa rysunki a (po lewej) i b (po prawej). Na rysunku a. (po lewej) Na rysunku jest atom przedstawiony symbolicznie jako kulka i foton, który symbolizuje falista linia ze strzałką skierowaną w prawo. Atom i foton znajdują się na jednej linii poziomej, foton z lewej strony, atom z prawej. Przy fotonie jest wzór na energię fotonu: energia duże E równa się stała Plancka małe h razy częstotliwość grecka litera ni. Na rysunku b. (po prawej) Na rysunku jest atom przedstawiony symbolicznie jako kulka z poziomym wektorem przekazu pędu skierowanym w prawo. Przy wektorze jest napis przekazu pędu delta p równa się… Przekazu pędu delta p jest niewiadomą w tym zadaniu.

RI1xfoKGnE4fp

$ν$ , $m$ , $c$ , $h$

Odpowiedź: $Δ$ $p$ = (............·............)/............
W mnożeniu wstaw najpierw stałą a potem wielkość fizyczną.

Ćwiczenie 8

R13cNGEvjlHwr

Atom zaabsorbował foton, wskutek czego przeszedł do stanu wzbudzonego, a następnie powrócił do stanu podstawowego, emitując foton o takiej samej energii i pędzie. Podczas absorpcji atom otrzymał pęd równy pędowi fotonu, a podczas emisji pęd przekazany atomowi ma taką samą wartość, ale kierunek przeciwny do kierunku ruchu wyemitowanego fotonu. Czy pęd atomu zmienił się, czy pozostał taki sam, jak przed absorpcją fotonu? Odpowiedź uzasadnij.

Odpowiedź: Pęd atomu z dużym prawdopodobieństwem {#zmienił się} / {nie zmienił się}.

Ćwiczenie 9

LightSail 2 jest jednym z pierwszych satelitów wykorzystujących do napędu żagiel słoneczny, czyli rozpostartą w przestrzeni konstrukcję pokrytą materiałem odbijającym światło słoneczne. Fotony docierające ze Słońca do żagla odbijają się od jego powierzchni (absorbcja fotonów jest niewielka) i przekazują mu swój pęd.

RnwsdolXVYkag

Ilustracja przedstawia artystyczną wizję satelity LightSail 2. W dolnej części ilustracji pokazano fragment kuli ziemskiej widzianej z Kosmosu. Ziemia ma niebieską barwę z białymi chmurami. Nad nią, na bardzo ciemnym tle pokazano romboidalny żagiel obrazujący satelitę LightSail 2. Płaszczyzna żagla jest prostopadła do powierzchni Ziemi.

Natężenie promieniowania świetlnego

Definicja: Natężenie promieniowania świetlnego

jest to stosunek $I$ przenoszonej przez światło energii $E$ do czasu jej przenoszenia $t$ i pola powierzchni $S$ , prostopadłej do kierunku rozchodzenia się światła $I=\frac{E}{St}$ .

Oblicz maksymalne przyspieszenie, jakie satelita LightSail mógłby osiągnąć wiedząc, że w odległości około 1 jednostki astronomicznej od Słońca natężenie promieniowania słonecznego wynosi ok. 1370 W/mIndeks górny 2, satelita LightSail ma łączną masę 5,0 kg i żagle o łącznej powierzchni 32 mIndeks górny 2. Jaką prędkość mógłby rozwinąć ten satelita w ciągu roku? Wyniki podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

RZB2N4VCJSBlC

a = ............⋅10^-5 m/s²,
v_rok = ............ km/s.

Z zasady zachowania pędu wynika, że:

$p_f=-p_f+p_z$ ,

gdzie $p_f$ to pęd fotonu, a $p_z$ to pęd żagla. W równaniu uwzględniliśmy, że foton po zderzeniu z żaglem odbije się od niego (czyli zmieni pęd na przeciwny). Ponieważ szukamy maksymalnego przyspieszenia, zakładamy, że foton pada na żagiel pod kątem prostym do jego powierzchni. Korzystając z zależności $p_f=\frac{E}{c}$ otrzymujemy:

$p_z=\frac{2E}{c}$ ,

a następnie wykorzystując definicję natężenia promieniowania podaną w zadaniu mamy:

$p_z=mv=\frac{2ISt}{c}$ .

Ponieważ przyspieszenie $a=\frac{v}{t}$ , możemy zapisać:

$a=\frac{2IS}{mc}=\frac{2\cdot 1370\ \frac{\text{W}}{\text{m}^2}\ \cdot\ 32\ \text{m}^2}{5\ \text{kg}\cdot3\cdot10^8\ \frac{\text{m}}{\text{s}}}\approx5{,}8\cdot 10^{-5}\ \frac{\text{m}}{\text{s}^2}$

Prędkość po roku takiego przyspieszania wyniesie:

$v_{rok}=at_{rok}=5,8\cdot10^{-5}\cdot3600\cdot24\cdot365,25\approx1800\ \frac{\text{m}}{\text{s}}=1,8\ \frac{\text{km}}{\text{s}}$ .

Film samouczek

Dla nauczyciela