Physics atom
- 1. ตัวอย่าง เรื่อง ฟิสิกส์อะตอม Example for physics atom
- 2. Ex.ในการวัดประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนตามวิธีของ ทอมสัน อิเล็กตรอนวิ่งผ่านโลหะคู่ขนานที่ห่างกัน 1 cm แล้วต่อกับความต่างศักย์ 350 V เพื่อจะให้อิเล็กตรอน วิ่งเป็นเส้นตรงต้องเสริมด้วยสนามแม่เหล็ก 0.01 T ตั้ง ฉากกับสนามไฟฟ้าเมื่อนำสนามไฟฟ้าออกอิเล็กตรอนจะ วิ่งเป็นเส้นโค้งของวงกลมรัศมี 0.2 cm จงหาอัตราเร็ว ของอิเล็กตรอน ,ค่า q/m ของอิเล็กตรอนและค่าความ ต่างศักย์ที่ต่อระหว่างขั้วแคโทดกับขั้วแอโนด
- 3. วิธีทำ หาอัตราเร็วของอิเล็กตรอน จาก F = F B E qvB = qE v = V Bd
- 5. วิธีทำ หาค่าความต่างศักย์ระหว่างขั้วแคโทดกับขั้วแอโนด จาก E K = E P 1 mv2 = qV 2 2 v = V 2q/m
- 6. 3 Ex.หยดน้ำมันมีความหนาแน่น 400 kg/m มี -12 3 ปริมาตร 2.5 x 10 m ลอยนิ่งอยู่ในสนามไฟฟ้า 5 ซึ่งมีทิศทางลงในแนวดิ่งขนาดสม่ำเสมอ 4 x 10 N/C จงหาชนิดและขนาดของประจุบนหยดน้ำมัน วิธีทำ F E E mg จาก FE = mg qE = mg mg q = E
- 7. Ex.จากการทดลองของมิลลิแกนพบว่าหยดน้ำมันมวล -16 8 x 10 kg ระยะห่างระหว่างแผ่นโลหะเท่ากับ 0.8 cm ถ้าหยดน้ำมันมีอิเล็กตรอนเกิน 10 ตัว แล้วหยดนำ้มันลอย อยู่นิ่ง จงหาความต่างศักย์ระหว่างแผ่นโลหะมีค่าเท่าใด วิธีทำ จาก FE = mg qE = mg mgd V = Ne
- 8. Ex.จงหาความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ ทำให้อะตอมไฮโดรเจนอยู่ในสถานะกระตุ้นที่ 1 วิธีทำ 1 - 1 ) จาก = R ( n2 n2 Lamda i f 71 1 = 1.097 x 10 ( 2 - 2) 1 2 ความยาวคลื่น = 121.54 nm 1
- 9. Ex.สเปกตรัมเส้นสว่างของอะตอมไฮโดรเจน เส้น สว่างลำดับแรกที่เราเห็นชัดเจนมีความยาวคลื่นมาก ที่สุดคือ 656 nm ในอนุกรมของบัลเมอร์เส้นสว่าง ลำดับที่สองจะมีความยาวคลื่นประมาณเท่าไร วิธีทำ 1 - 1 ) จาก = R ( n2 n2 Lamda i f 71 1 1 = 1.097 x 10 ( 2 - 2 ) ลำดับแรก 656 2 3 7(1 1 ) 1 ลำดับที่ 2 = 1.097 x 10 - 2 - -2 Lamda 3 4 ความยาวคลื่น = 486 nm 1
- 10. Ex.ถ้าต้องการให้อนุภาคแอลฟาวิ่งเข้าใกล้ นิวเคลียสของทองคำ(Au-79) ได้มากที่สุด -14 1.58 x 10 m เราจะต้องใช้อนุภาคแอลฟา ที่มีพลังงานกี่เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ วิธีทำ จาก E K = E P = qV qkQ(Au) = R
- 11. Ex.ในวันที่แดดจ้าพบว่ากำลังเฉลี่ยของแสงอาทิตย์ตกกระทบ ผิวโลกมีค่า 990 w/m และความยาวคลื่นเฉลี่ยของแสงเป็น 500 nm ถ้าแผ่นสะท้อนแสงรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีด้านยาวด้าน ละ 1 m วางอยู่บนพื้นโลก เราสามารถหาได้ว่าจำนวนโฟตอน ที่ตกกระทบแผ่นสะท้อนแสงนี้ในเวลา 10 s มีค่ากี่โฟตอน วิธีทำ จาก E = nhf P x t = nhf nhc = ความยาวคลื่น
- 12. Ex.โฟตอนของแสงสีหนึ่งมีพลังงาน 1.5 eV จะมีความยาวคลื่นกี่นาโนเมตร วิธีทำ จาก E = nhf ความยาวคลื่น = hc/E hc = eV
- 13. Ex.จากการทดลองปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก เมื่อ ฉายแสงความยาวคลื่น 400 nm ไปยังแผ่นโลหะ ปรากฏว่ามีอิเล็กตรอนหลุดออกมามีพลังงานจลน์ สูงสุด 0.5 eV จงหาความถี่ของแสงนี้, พลังงานของ แสงนี้, ฟังก์ชันงานของโลหะ,และ ความถี่ขีดเริ่ม วิธีทำ หาความถี่จาก c = f x ความยาวคลื่น 3 x 10 8 f = 400 nm x f 14 = 7.5 x 10 Hz
- 14. วิธีทำ หาพลังงานจาก E = hf -34 14 = 6.6 x 10 x 7.5 x 10 -19 E = 4.95 x 10 J หาฟังก์ชันงานจาก E = W+E แสง k -19 -19 4.95 x 10 = W + 0.5 x 1.6 x 10 -19 W = 4.15 x 10 J หาความถี่ขีดเริ่มจาก W = hf0 4.15 x 10 -19 -34 = 6.6 x 10 x f0
- 15. Ex.เมื่อฉายแสงอัลตราไวโอเลตความยาวคลื่น 250 nm ลงบนผิวแมกนีเซียม ปรากฏว่าต้องใช้ ศักย์หยุดหยั้ง 0.6 V จงหาความถี่ขีดเริ่มของ แมกนีเซียม วิธีทำ จาก Eแสง = W + Ek hf = W + 0.6 x 1.6 x 10 -19
- 16. Ex.ถ้าโลหะมีฟังก์ชันงาน 0.8 eV โฟตอนของ แสงที่มีความยาวคลื่น 500 nm ปรากฏการณ์โฟ โตอิเล็กทริกนี้จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากผิว โลหะมีความเร็วสูงสุดเท่าใด วิธีทำ จาก Eแสง = W + Ek hf = 0.8 x 1.6 x 10 -19 1mv2 +2
- 17. Ex.จากสมมติฐานของโบร์เกี่ยวกับอะตอมไฮโดรเจน จงหาอัตราส่วนของรัศมีวงโคจรที่ 4 ต่อที่ 2 ,อัตราส่วน ของอัตราเร็วเชิงเส้นในวงโคจรที่ 4 ต่อที่ 2 และ อัตราส่วนพลังงานในวงจรที่ 4 ต่อที่ 2 ตามลำดับ วิธีทำ 2 rn = a0n v1 vn = n E1 En = n2 -
- 18. Ex.พลังงานต่ำสุดของอิเล็กตรอนในอะตอม ไฮโดรเจนคือ -13.6 eV ถ้าอิเล็กตรอนเปลี่ยน สถานะจาก n = 3 ไปสู่สถานะ n = 2 จะให้ แสงที่มีพลังงานควอนตัมเท่าใด วิธีทำ จาก E n E2 E3 E E _1 = 2 n -13.6 eV = 2 2 -13.6 eV = 2 3 = I E3 - E2 I
- 19. Ex.เมื่อยิงอิเล็กตรอนเข้าไปในอะตอมของไฮโดรเจน จากการทดลองของฟรังก์และเฮิรตซ์วัดศักย์กระตุ้นได้ 10.21 V ,12.10 V ถ้าระดับพลังงานต่ำสุดของไฮโดรเจน เท่ากับ -13.6 eV จากผลการทดลองนี้ จงหาระดับพลังงาน ของสถานะกระตุ้นที่ 1 และ 2 วิธีทำ E = E1 - E2 E 2 = E1 + 10.21 eV E 2 = -13.6 eV + 10.21 eV E 3 = -13.6 eV + 12.10 eV
- 20. Ex.การผลิตรังสีเอกซ์โดยให้อิเล็ตรอน หยุดทันทีเมื่อชนเป้าปรากฏว่าได้รังสีเอกซ์ มีความยาวคลื่น 0.124 nm จงหาความ ต่างศักย์ที่ใช้ต่อกับหลอดรังสีเอกซ์ วิธีทำ จาก hc (y = ความยาวคลื่น) ymin= eV -34 8 6.63 x 10 x 3 x 10 V = -9 -19 1.6 x10 x 0.124x10 V = 10,025V
- 21. Ex.หลอดรังสีเอกซ์ มีความต่างศักย์ระหว่างแคโทด กับแอโนด 100 kV จงหาพลังงานจลน์สูงสุดของ อิเล็กตรอนในหน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ ,ความยาวคลื่น ต่ำสุดของรังสีเอกซ์ และความถี่สูงสุดของรังสีเอกซ์ วิธีทำ หาพลังงานจลน์สูงสุด E k = Ep 5 5 E k = qV = e x10 V = 10 eV หาความยาวคลื่นต่ำสุด หาความถี่สูงสุดของรังสีเอกซ์ hc c ymin= fmax = eV ymin -19 8 8 6.63 x 10 x 3 x 10 ymin = = 3 x 10 -12 fmax -19 5 12.4 x10 1.6 x10 x10
- 22. Ex.ถ้าแสงมีความยาวคลื่น 600 nm เมื่อแสง นี้แสดงสมบัติของอนุภาคจะมีโมเมนตัมเท่าใด วิธีทำ h (y = ความยาวคลื่น) P = y -34 6.63 x 10 P= -9 600 x10
- 23. Ex.จงหาความยาวคลื่นเดอบรอยล์ของ อิเล็กตรอน ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยพลังงานจลน์ 10 eV วิธีทำ h y = (y = ความยาวคลื่น) mv -34 6.63 x 10 y = -31 -19 1/2 (2 x9.1 x 10 x10 x 1.6 x 10 ) y = 3.9 x 10 -10 m
- 24. Ex.จงหาอัตราเร็วและความต่างศักย์ที่ใช้ เร่งอิเล็กตรอนนี้ ทำให้อิเล็กตรอนมี ความยาวคลื่นของ เดอบรอยล์ 0.1 nm วิธีทำ h (y = ความยาวคลื่น) y = mv -9 6.63 x 10-34 0.1 x 10 = -31 9.1 x 10 v 6 v = 7.3 x 10 m/s