Przećwicz

R18PSiLVkJ6Hi

Ćwiczenie 1

R1DG7bV4xNNqG

Ćwiczenie 2

R11syML1hznDM

Ćwiczenie 3

R6y6TeBAMg5GD

Ćwiczenie 4

Ćwiczenie 5

RI69gIbHHPjZa

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

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

Ćwiczenie 8

R13cNGEvjlHwr

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

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:

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

Przemyśl