Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
4
1STRUKTURAATOMOWA
#Zadanie1.2
OZwanytakżewzorem
dyfrakcyjnym(przyp.tłum.).
Dyfrakcjatozjawisko,którewystępuje,gdyfalanapotykaobiektlubnieciągłość
obiektu.Technikadyfrakcjielektronówwykorzystujewłaściwościfaloweelek-
tronówirejestrujepowstającyukładinterferencjił,którypowstaje,gdyelektrony
przechodząprzezkrystaliczneciałastałelubcząsteczkigazowe.
Efektjestnajsilniejszy,gdydługośćfalijestwprzybliżeniurównawielkościba-
danegoobiektu.Średniaodległośćmiędzysąsiednimijonamiwkrysztalesoliku-
chennej(NaCl)to282pm.Zakładając,żeoptymalnadługośćfalielektronówjest
równatejwartości,obliczidealnąprędkośćdlaelektronówwtymdoświadczeniu.
Czyanalogicznyeksperymentzdyfrakcjąneutronówwymagałbywiększych,czy
mniejszychprędkości?
Uwaga:masaneutronuwynosi1,675·10-27kg.
1.2Efektfotoelektryczny
AlbertEinsteinjestznanyprzedewszystkimzeswoichteorii:szczególnejiogólnejte-
oriiwzględności.JegoNagrodaNoblazostałajednakprzyznanazawyjaśnienieefektu
fotoelektrycznego.Tenefektjestobserwowany,kiedypromieniowanieelektromagne-
tyczneowystarczającodużejenergiiuderzawpowierzchnięmetalu.Różnemetale
charakteryzująsięróżnymiwartościamiprogowymiwymaganejenergii;wkażdym
przypadkujednakniemaznaczeniajakintensywnejestświatło.Jeśliposzczególne
fotonyniemająenergiiwyższejodwartościprogowej,żadenelektronniezostanie
wyemitowany.
Einsteinargumentował,żeelektronymogązostać„wyrzucone”zpowierzchnime-
talutylkowtedy,gdyzaabsorbująwystarczającąilośćenergiipadającegoświatła.Po
przekroczeniutegoprogunadmiarenergiifotonu,któryzostałprzeniesionydoelek-
tronu,jestzamienianynaenergiękinetyczną.Einsteinwykazał,żeenergiępadających
fotonówmożnaobliczyćnapodstawieichczęstotliwościidługościfali,używającre-
lacjiPlanckazpodrozdziału1.1.Zatemenergiękinetycznąuwolnionychelektronów
możnaobliczyćzapomocą:
OWliteraturzeopróczliteryΦ
dlaoznaczeniapracywyjścia
możnaznaleźćrównieżliteręW
(przyp.tłum.).
EKE=hν-Φ
gdzieEKEtoenergiakinetycznawyemitowanegoelektronu,htostałaPlancka,νtoczę-
stotliwośćfotonu,aΦ(greckaliterafi)jestpracąwyjściałdanegomateriału(tj.ener-
giąprogowąwymaganądousunięciaelektronówzdanegomateriału).
Przykład1.2A
Pracawyjściadlalituwynosi283kJ·mol-1.Oblicz:
a)prędkość(wkm·s-1)i
b)długośćfalideBroglie(wnanometrach)elektronówwyrzuconychprzezświatło
nadfioletoweodługości300nm.
Rozwiązanie
Wpierwszejkolejnościnależyobliczyć,ileenergiipotrzeba,abyuwolnićpojedynczy
elektron:
Φelektronu=
Φmol
N
A
=
6,022·1023mol-1
283·103J·mol-1
=4,70·10-19J
