Квантовая физика и физика атомного ядра

энергия фотона: E = hν = hc/λ, h = 6,63·10⁻³⁴ Дж·с; импульс фотона: p = E/c = h/λ; уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hν = Aвых + Eк(max); Eк(max) = mv²max/2 = eUз, где Uз — задерживающее напряжение; красная граница: νmin = Aвых/h, λmax = hc/Aвых; 1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж

постулаты Бора: hν = Eₙ − Eₘ (при переходе с высшего уровня на низший излучается фотон); энергия уровня водорода: Eₙ = −13,6/n² эВ; дефект масс: Δm = (Z·mp + N·mn) − mядра; энергия связи: Eсв = Δm·c²; или Eсв(МэВ) = Δm(а.е.м.)·931,5; удельная энергия связи: Eсв/A; закон радиоактивного распада: N = N₀·2^(−t/T), где T — период полураспада; правила смещения: α-распад уменьшает Z на 2 и A на 4; β⁻-распад увеличивает Z на 1 при неизменном A

Фотоэффект наступает только при ν ≥ νmin, независимо от интенсивности света. Интенсивность влияет на число выбитых электронов, но не на их энергию. Это главный концептуальный вопрос раздела и частая тема качественной задачи 21.

Работа выхода для металла равна 2 эВ. На него падает свет с длиной волны 300 нм. Найдите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов. Энергия фотона: E = hc/λ = 6,63·10⁻³⁴ · 3·10⁸/3·10⁻⁷ = 6,63·10⁻¹⁹ Дж. Переводим в электронвольты: 6,63·10⁻¹⁹/1,6·10⁻¹⁹ ≈ 4,14 эВ. Тогда Eк = 4,14 − 2 = 2,14 эВ = 3,42·10⁻¹⁹ Дж. Второй разбор: ядро урана-238 претерпело один α-распад и два β⁻-распада. Что получилось? После α: A = 234, Z = 90. После двух β⁻: Z = 92, A = 234. Итог — уран-234. Третий разбор: за 3 периода полураспада остаётся N₀·2⁻³ = N₀/8, то есть 12,5% исходного количества.

1) Электронвольты не переводят в джоули (или наоборот) — расхождение в 10¹⁹ раз. 2) В уравнении Эйнштейна работу выхода прибавляют вместо вычитания. 3) В законе распада показатель берут t·T вместо t/T. 4) В правилах смещения при β⁻-распаде уменьшают Z вместо увеличения: из ядра вылетает электрон, а нейтрон превращается в протон, поэтому заряд растёт. 5) Дефект массы считают как разность масс исходного и конечного ядра вместо разности суммы масс нуклонов и массы ядра. 6) Забывают, что энергия уровней атома водорода отрицательна, и берут модуль не там.