NexTutor
Dział FIZ.M.7›Fizyka atomowa i efekt fotoelektryczny
FIZ.M.7.1

Fizyka atomowa i efekt fotoelektryczny

Model Bohra, widma atomowe, fotoefekt i fala de Broglie'a

fizyka atomowaBohrfotoefektde Brogliewidmafotonmatura⏱ ~22 min
⏱ ~22 min
Fizyka atomowa — poziomy energii, widma i efekt fotoelektryczny
1

Po tej lekcji będziesz umieć

1

Wyznaczać energie poziomów atomu wodoru

En=−13,6 eV/n2En = -13{,}6\ \text{eV}/n2

2

Obliczać energię i długość fali fotonu

hf=∣ΔE∣hf = \lvert\Delta E\rvert, λ=hc/∣ΔE∣\lambda = hc/\lvert\Delta E\rvert

3

Rozpoznawać serie widmowe wodoru

Lyman (UV), Balmer (VIS), Paschen (IR)

4

Stosować równanie Einsteina fotoefektu

hf=W+Ek,max⁡hf = W + E_{k,\max}

5

Wyznaczać pracę wyjścia i częstotliwość progową

fg=W/hfg = W/h, λg=hc/W\lambda_g = hc/W

6

Interpretować wykres Ek,max⁡(f)E_{k,\max}(f)

nachylenie hh, przecięcia fgfg i −W-W

7

Obliczać napięcie hamowania

eUh=Ek,max⁡eU_h = E_{k,\max}

8

Rozróżniać wpływ częstotliwości i natężenia

ff → energia, natężenie → liczba elektronów

9

Stosować zależność de Broglie'a

λ=h/p=h/(mv)\lambda = h/p = h/(mv)

10

Sprawdzać warunki modeli kwantowych

Bohr (wodoropodobne), model nierelatywistyczny

2

Po co Ci to na maturze?

Zadania CKE często wymagają wyznaczenia energii fotonu z długości fali, rozpoznania przejścia między poziomami atomowymi albo odczytania pracy wyjścia z wykresu Ek,max⁡(f)E_{k,\max}(f). Typowe pułapki to błędny znak energii poziomów, utożsamianie natężenia z energią fotonu oraz pomijanie częstotliwości progowej.

Najważniejsza idea

Najważniejsza idea: Elektron w atomie nie ma dowolnej energii — zajmuje określone poziomy, a przejście między nimi wymaga pochłonięcia lub emisji fotonu o dokładnie dopasowanej energii hf=∣ΔE∣hf = \lvert\Delta E\rvert. W efekcie fotoelektrycznym jeden foton oddaje energię jednemu elektronowi: część idzie na pracę wyjścia WW, reszta na energię kinetyczną.

3

Intuicja zjawiska

Elektron w atomie zajmuje dyskretne poziomy energii, dlatego atomy mają widma liniowe — emitują i pochłaniają tylko określone długości fal. W efekcie fotoelektrycznym pojedynczy foton przekazuje całą energię jednemu elektronowi: część zużywana jest na opuszczenie metalu (praca wyjścia), a reszta staje się energią kinetyczną elektronu. Dlatego o możliwości wybicia elektronu decyduje częstotliwość (energia jednego fotonu), a nie natężenie światła.

Model Bohra i poziomy

En=−13,6 eV/n2En = -13{,}6\ \text{eV}/n2 (ujemne = związane); n=1n=1 stan podstawowy, n=∞n=\infty jonizacja; działa dla wodoru i jonów wodoropodobnych.

Widma

emisja (przejście w dół) i absorpcja (w górę); hf=∣ΔE∣hf = \lvert\Delta E\rvert, λ=hc/∣ΔE∣\lambda = hc/\lvert\Delta E\rvert; serie Lyman (UV), Balmer (VIS), Paschen (IR).

Efekt fotoelektryczny

hf=W+Ek,max⁡hf = W + E_{k,\max}; próg fg=W/hfg = W/h (poniżej brak emisji); eUh=Ek,max⁡eU_h = E_{k,\max}; częstotliwość decyduje o energii, natężenie o liczbie elektronów.

Fala de Broglie'a

λ=h/p=h/(mv)\lambda = h/p = h/(mv); dualizm korpuskularno-falowy; elektrony ulegają dyfrakcji (mikroskop elektronowy).

4

Wielkości i jednostki

Wielkość Symbol Jednostka Znaczenie Energia poziomu E n J lub eV energia elektronu w stanie n Energia fotonu E \gamma J lub eV E \gamma = hf = hc/\lambda Częstotliwość f Hz częstotliwość fali / fotonu Długość fali \lambda m długość fali fotonu Praca wyjścia…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
5

Modele i zasady

:rule Model Bohra Poprawnie opisuje widmo wodoru i jonów wodoropodobnych (jeden elektron), ale nie jest pełnym modelem atomów wieloelektronowych. :rule Poziomy energii Energia całkowita elektronu w stanie związanym jest UJEMNA; E = 0 odpowiada jonizacji (e…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
6

Fizyka atomowa — mapa zjawiska

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
7

Teoria: wzory i interpretacje

Atom wodoru i przejścia: E n = -\frac{13{,}6\ \text{eV}}{n^2}, \qquad hf = \lvert\Delta E\rvert, \qquad \lambda = \frac{hc}{\lvert\Delta E\rvert} Foton: E \gamma = hf = \frac{hc}{\lambda}, \qquad p = \frac{h}{\lambda} Efekt fotoelektryczny: hf = W + E {k,\m…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
8

Solver — fizyka atomowa krok po kroku

1. Rozpoznaj typ zadania: poziomy energii, widmo, fotoefekt, fala de Broglie'a.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
9

Doświadczenie: wyznaczanie pracy wyjścia

Problem: jak z pomiarów fotoelektrycznych wyznaczyć pracę wyjścia i stałą Plancka? Przyrządy: fotokomórka (fotokatoda), źródła światła o różnych częstotliwościach, regulowane napięcie hamujące, mikroamperomierz.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

Przykład

Przykład rozwiązany

Cez: praca wyjścia W = 2{,}0\ \text{eV} . Pada światło \lambda = 400\ \text{nm} .

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
11

Mini-praktyka CKE — przeanalizuj sam

-praktyka Wodór: elektron spada z n=3 do n=2 . Jaka energia i długość fali fotonu?

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
12

Częste błędy

E k = hf bez odjęcia pracy wyjścia :: E {k,\max} = hf - W . Część energii fotonu idzie na pracę wyjścia; gdy hf < W — brak emisji.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
13

Powtórka w 30 sekund

E n = -13{,}6\ \text{eV}/n^2 :: model Bohra hf = \lvert\Delta E\rvert :: emisja/absorpcja hf = W + E {k,\max} :: fotoefekt eU h = E {k,\max} :: napięcie hamowania f g = W/h :: częst. progowa \lambda g = hc/W :: długość progowa \lambda = h/(mv) :: de Brogli…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
14

Kluczowe pojęcia

Model Bohra :: skwantowane poziomy E n = -13{,}6\ \text{eV}/n^2 ; ujemne (związane); działa dla wodoru i jonów wodoropodobnych Widma atomowe :: emisja hf = \lvert\Delta E\rvert (przejście w dół), absorpcja (w górę); serie Lyman (UV), Balmer (VIS), Paschen (…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość
15

Sprawdź się i przećwicz

sub :: Fizyka atomowa to poziomy energii, fotoefekt i fala materii — sprawdź, czy pewnie czytasz wykres E {k,\max}(f) i liczysz przejścia. sprawdzian :: Model Bohra, widma, efekt fotoelektryczny i de Broglie :: 15 min zbior :: Zadania maturalne z rozwiązan…

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

Wzory w tablicach

Powiązane wzory maturalne

Energia fotonuE=hf=hcλE=h f=\dfrac{hc}{\lambda}Równanie Einsteina (fotoefekt)hf=W+Ekhf=W+E_k

Materiał z klas 1–4

Lekcje klasowe z tym materiałem

Modele atomu i widma spektralne — od Rutherforda do BohraEfekt fotoelektryczny — równanie Einsteina i praca wyjścia
16

Źródła, format CKE i materiały ZPE

men :: Fizyka ZR — fizyka atomowa i kwanty. Zakres: model Bohra, poziomy energii, widma atomowe, efekt fotoelektryczny, foton, fala de Broglie'a.

Zaloguj się, aby zobaczyć całość

W tej lekcji

Postęp:6%
Zbiór zadańkrok po kroku Matura próbnaarkusz
← Powrót do działuNastępna lekcja →