by 
Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες, δίνοντας σύντομες δικαιολογήσεις.
Δίνονται hc=1.200eV∙nm, ενώ h/mc≈103 nm, όπου m η μάζα του ηλεκτρονίου.
Ερώτηση 1η:
Φωτίζουμε με μονοχρωματικό φως μήκους κύματος λ1=600nm μια μεταλλική επιφάνεια, οπότε εξάγονται ηλεκτρόνια. Το έργο εξαγωγής του υλικού της επιφάνειας είναι 1,5eV.
i) Αν ένα ακίνητο ηλεκτρόνιο του υλικού, απορροφήσει ένα φωτόνιο, αμέσως μετά θα αποκτήσει κινητική ενέργεια 2eV.
ii) Ένα ηλεκτρόνιο του μετάλλου απορροφά ένα φωτόνιο και εξέρχεται από την επιφάνεια με κινητική ενέργεια η οποία μπορεί να πάρει τιμή έως και 0,5eV.
iii) Αν ένα ακίνητο ηλεκτρόνιο του υλικού, απορροφήσει ένα φωτόνιο, αμέσως μετά θα αποκτήσει ορμή ίση με p=2eV/c, όπου c η ταχύτητα του φωτός.
Ερώτηση 2η:
Αν στην παραπάνω επιφάνεια πέσει ακτινοβολία ακτίνων Χ με μήκος κύματος λ2=0,1nm, τότε πειραματικά διαπιστώνουμε τη σκέδαση της ακτινοβολίας σύμφωνα με το φαινόμενο Compton.
i) Η κινητική ενέργεια που κερδίζει το ηλεκτρόνιο μπορεί να φτάσει τα 60.000eV.
ii) Το ηλεκτρόνιο που σκεδάζει ένα φωτόνιο, θεωρείται ελεύθερο.
iii) Αν ένα σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει ενέργεια 110keV, τότε το ηλεκτρόνιο με το οποίο αλληλοεπίδρασε, θα εξέλθει από την επιφάνεια έχοντας κινητική ενέργεια Κ≈10keV.
Η απάντηση με κλικ ΕΔΩ ή και ΕΔΩ.
Πολύ χρήσιμα τα σχετικά ερωτήματά σου Διονύση.
Για το θέμα που θίγει ο Βασίλης (ερώτημα 1i) ίσως η ασάφεια αίρεται με την προσθήκη της φράσης (πριν την εξαγωγή του από το μέταλλο )
i) Αν ένα ακίνητο ηλεκτρόνιο του υλικού, απορροφήσει ένα φωτόνιο, αμέσως μετά (πριν την εξαγωγή του από το μέταλλο ) θα αποκτήσει κινητική ενέργεια 2eV.
Για το θέμα φωτοηλεκτρικό- φαινόμενο Compton είχα τοποθετηθεί, συμφωνώντας με εσένα Διονύση, εδώ
Ένα σημεία που ίσως θέλει ανάπτυξη στο κεφάλαιο της κβαντομηχανικής.
Λέει σωστά ο Αποστόλης, μεταφέροντας υποθετική ερώτηση μαθητή, «Μα καλά στο φωτοηλεκτρικό είδαμε ότι ένα φωτόνιο ή απορροφιέται ή δεν απορροφιέται. Στο Compton πώς γίνεται το ηλεκτρόνιο να απορροφά ένα μέρος της ενέργειας του προσπίπτοντος φωτονίου;»
Να κάνω παρεμφερή ερώτηση. Γιατί στη σχέση που μας δίνει το Δλ στο φαινόμενο Compton δεν υπάρχει όρος που να εξαρτάται από το υλικό ενώ στο φωτοηλεκτρικό υπάρχει.
Άρα έχει μεγάλη σημασία να επιμείνουμε στο ότι μόνο ένα δέσμιο ηλεκτρόνιο -δηλαδή ηλεκτρόνιο που δεν έχει εγκαταλείψει τη βασική ενεργειακή στάθμη του ατόμου που αρχικά ανήκε- μπορεί να απορροφήσει πλήρως ένα φωτόνιο. Αν το ηλεκτρόνιο είναι ελεύθερο, τότε θα πρέπει να διατηρηθεί η ορμή, οπότε θα έχουμε (μια εύκολη απόδειξη)
ΑΔΕ Εφ=Εηλ
hf=mu2/2 → hc/λ= mu2/2
ΑΔΟ pφ=pηλ
h/λ=mu
προφανώς τα δυο αποτελέσματα δεν συμφωνούν.
Μου άρεσε το μηχανικό σου ανάλογο.
Καλησπέρα Διονύση.
Δύο ερωτήσεις και όλες οι συνθήκες των δύο φαινομένων!
Στο πρώτο απάντησα όπως το Βασίλη θεωρώντας ακαριαία εκπομπή φωτονίου.
Καλημέρα σε όλους.
Ανδρέα, Άρη και Χρήστο σας ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Ανδρέα είχα διαβάσει και σχολιάσει την παλιότερη ανάρτησή σου, αλλά δεν την θυμόμουν. Έτσι στηρίχθηκα σε μια δική μου, όπου μέσω παραδείγματος έδειξα ότι δεν ισχύει η ΑΔΟ κατά την απορρόφηση του φωτονίου.
Η δική σου γενική απόδειξη, δεν αφήνει κανένα περιθώριο αμφισβήτησης!
‘Οσον αφορά τις διορθώσεις, τι να πω; Αντικαθιστώ τη σωστή τιμή, ενώ από πάνω έχω δώσει λάθος αριθμό!!! Σε ευχαριστώ.
Άρη έκανα την προσθήκη που πρότεινες (πριν την εξαγωγή του από το μέταλλο ), όσον αφορά τα υπόλοιπα τα είχα υπόψη μου, αφού είναι πρόσφατη η τοποθέτησή σου σε ανάρτηση του Θοδωρή.
Χρήστο μετά την προσθήκη που πρότεινε ο Άρης νομίζω ότι τώρα δεν θα μπερδευτεί κάποιος…
Καλημέρα Διονύση. Πολύ όμορφη διαφωτιστική και διδακτική όπως πάντα!
.
Γεια σου Γιώργο.
Σε ευχαριστώ για τον καλό σου λόγο..