Fysik
Opgave i atomfysik
Hej igen,
Er ved at læse op til eksamen og synes pludselig der er så mange opgaver jeg ikke forstår, som jeg prøver at beregne. Nogen som måske kan være behjælpelig - eftersom jeg ikke har undervisning men læser selv så har jeg ikke en lærejeg kan spørge.
1. Lysstofrør og sparepærer
Et lysstofrør (eller en lavenergipære) består af et glasrør med en elektrode i hver ende. Røret indeholder en blanding af kviksølvdamp og ædelgasser. Når røret tændes opstår der en gnist, hvorved elektronerne bevæger sig fra den negative elektrode til den positive. Undervejs rammer disse elektroner gasatomerne og exciterer dem. Når atomerne herefter falder ned til grundtilstanden udsendes lys.
Ved sammenstød mellem kviksølvatomerne og elektroner tilføres kviksølvatomerne energien 6,69 eV. Atomerne falder tilbage til grundtilstanden i to skridt, hvorved der udsendes to fotoner. Den ene foton har bølgelængden 254 nm. Hvor stor er bølgelængden af den anden foton?
Kan simpelthen ikke forstår den her opgave og ved slet ikke hvordan jeg skal beregne det. Sådan som jeg forstår det så skal jeg ud fra de oplysninger som er anført bergne hvor meget energi der bliver tilført når fotonen hopper fra et niveau til et andet eller og igen til når fotonen hopper til grundtilstanden.
2. opgave:d) I solens centrum er der også en del heliumkerner (bestående af 2 protoner og 2 neutroner). Idet neutroner kan anses at veje det samme som protoner, vis at protonerne bevæger sig i gennemsnittet med dobbelt så stor fart som heliumkernerne.
Hvordan skal jeg kunne vise dette? Skal jeg beregne det eller hvad er det man vil have mig til at gøre?
Håber virkelig nogen kan hjælpe mig.
Svar #1
10. maj 2013 af Andersen11 (Slettet)
1. Beregn energien svarende til bølgelængden 254 nm. Træk energien fra 6,69 eV og beregn så bølgelængden for rest-energien.
2. Den gennemsnitlige kinetiske energi i en gas ved temperaturen T er (3/2)kT . Hvis dette er lig med den kinetiske energi (1/2)mv2 , undersøg da, hvordan den gennemsnitlige hastighed v varierer med massen.
Svar #2
10. maj 2013 af Crolly (Slettet)
Tak Andersen11 -
så i opgave i skal jeg benytte formlen: f = c / lambda? som er 3,00 x 10^8 m/s / 254 x 10^-9 m = 1,18 x 10^15 Hz
Svar #3
11. maj 2013 af Crolly (Slettet)
#1 og i opgave 2 skal jeg så sige:
E kin = 3/2 x k x T
og da mHe = 4 x mn da HE hedder 4 og 2 mens n er 1 og 0.
Eller er det mere en måde at vise det på ved at skrive:
E kin = ½ x m x v^2
vHe = kvadratroden af 2 x Ekin / m
He = kvadratroden af 2 x Ekin / m_He
= kvadratroden af 2 x Ekin/ 4 x m_n
= ½ x kvadratroden af 2 x Ekin/ m_n = ½ x v_n
v_n er derfor lig med 2 x v_He og dermed bevæger protonerne sig dobbelt så hurtigt som heliumkernerne???
Svar #4
11. maj 2013 af Andersen11 (Slettet)
#2
Ja, det er samme fremgangsmåde, som i den anden opgavetråd, du har kørende.
E = h · f = h · c / λ
Svar #5
11. maj 2013 af Andersen11 (Slettet)
#3
For fastholdt kinetisk energi Ekin har man
v2 = 2Ekin / m ,
og dermed
v = [ 2Ekin / m ]1/2
så hvis massen er 4 gange mindre, er hastigheden dobbelt så stor.
Svar #6
11. maj 2013 af Crolly (Slettet)
Tak virkelig mange gange Andersen11 - du er en kæmpe hjælp lige nu!
Svar #7
11. maj 2013 af Andersen11 (Slettet)
#3
Lad være med at bruge bogstavet x som gangetegn. Det skaber kun mere forvirring end det gavner. Brug i stedet gangeprikken · eller til nød computersprogenes * .
Svar #8
11. maj 2013 af Crolly (Slettet)
okay - det vil jeg hermed gøre fremadrettet. Håber dog jeg er ved at have styr på fysikken. Synes bare virkelig jeg har svært ved det og skal op om 3 uger :/ kan slet ikke overskue det... men tusind tak for hjælpen. Dejligt de gider hjælpe mig så jeg forstår det :)
Svar #9
11. maj 2013 af Crolly (Slettet)
Først beregnes energien svarende til bølgelængden 254 nm.
Herefter trækker vi 6,69 eV fra og beregner så bølgelængden for rest-energien.
f = c / lambda = 3,00 · 108 m/s / 254 ? 10-9 m = 1,18 · 1015 Hz.
E = h · f
= (6,63 · 10-34 J · s) · 1,18 · 1015 Hz
= 7,823 · 10-19 J svarende til 4883,2709 Elektronvolt (eV)
ΔE = h · c / λ = 4883,2709 eV/ 254 nm =
Men det giver jo ingen mening eller? Nogen der kan sige mig hvad det er jeg gør galt?
Troede ellers lige jeg havde forstået det.
Svar #10
11. maj 2013 af Andersen11 (Slettet)
#9
Man skal jo benytte, at 1eV = 1,602·10-19 J, så
7,823·10-19 J = 7,823·10-19 J / (1,602·10-19 J/eV) = 4,89 eV ,
som man så trækker fra 6,69 eV.
Svar #12
11. maj 2013 af Crolly (Slettet)
Først beregnes energien svarende til bølgelængden 254 nm.
Herefter trækker vi 6,69 eV fra og beregner så bølgelængden for rest-energien.
f = c / ? = 3,00 · 108 m/s / 254 ? 10-9 m = 1,18 · 1015 Hz.
E = h · f
= (6,63 · 10-34 J · s) · 1,18 · 1015 Hz
= 7,823 · 10-19 J = 7,823 · 10-19 J / (1,602 · 10-19J/eV) = 4,89 eV
6,69 eV – 4,89 eV = 1,8 eV
Bølgelængden for rest-energien:
f = 4,89 eV / 6,63 · 10-34 J/eV
= 7,3756 · 10-33 Hz
? = c / f = 3,00 · 108 m/s / 7,3756 ? 10-33 Hz
? = 4,067 · 1040 m
Andersen11 hvad jeg har nu gjort galt? Det kan jo ikke passe bølgelængden er så stor?
Svar #13
11. maj 2013 af Andersen11 (Slettet)
#12
Du roder simpelthen rundt i 10-potenserne og konstanterne. Det er de 1,8 eV , der skal beregnes bølgelængde til, ikke 4,89 eV.
Du skal jo så regne de 1,8 eV tilbage til bølgelængde. I øvrigt ved man, at E og λ er omvendt proportionale, så den sidste beregning kan jo foretages ved simpel forholdtalsregning:
E1 · λ1 = E2 · λ2 ,
så
λ2 = (E1 / E2) · λ1 = (4,89eV / 1,8eV) · 254nm = 690 nm
Skriv et svar til: Opgave i atomfysik
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.