Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RiAo3ztpjE0081

Ćwiczenie 1

Wskaż zdanie prawdziwe. Energia fotonu

zależy od masy spoczynkowej fotonu i jest opisywana wzorem Einsteina $E = m c^{2}$
rośnie wraz ze wzrostem długości fali promieniowania
rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości promieniowania
nie zależy od długości fali promieniowania

R6JdZAYNHCOD41

Ćwiczenie 2

Jak zmieni się energia fotonów promieniowania elektromagnetycznego, jeśli jego częstotliwość zmaleje dziesięciokrotnie?

Zmaleje 10 razy
Wzrośnie 10 razy
Zmaleje 2 razy
Wzrośnie 2 razy

RjLQlU7uUPx8v2

Ćwiczenie 3

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

R1JaHFglkbwAO2

Ćwiczenie 4

Uporządkuj rodzaje promieniowania według rosnącej energii fotonów.

mikrofale
fale radiowe
promieniowanie gamma
światło widzialne

Ćwiczenie 5

R1OQhnG9KJq7O

Oblicz energię fotonu promieniowania elektromagnetycznego o:

a) długości fali w próżni $λ$ = 550 nm (światło zielone)
b) częstotliwości $f$ = 99,1 MHz (Program trzeci Polskiego Radia w Warszawie).

Wyraź ją w zadanych jednostkach podając wartość z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.

Odpowiedź:
a) ............ eV
b) ............ µeV

a) Energia fotonu: $E = \frac{h c}{λ}$
Po wstawieniu danych liczbowych otrzymujemy:

E = 6,63 ‧ 10^{- 34} J s ‧ \frac{3 ‧ 10^{8} \frac{m}{s}}{550 ‧ 10^{- 9} m} = 3,62 ‧ 10^{- 19} J

Ponieważ

1 e V = 1,602 ‧ 10^{- 19} J

Energia fotonu światła zielonego (w elektronowoltach) wynosi około:

E = \frac{3, 62 ‧ 10^{- 19} J}{1, 602 ‧ 10^{- 19} \frac{J}{e V}} \approx 2, 26 e V

b) Energia fotonu:

E = h f = 6,63 ‧ 10^{- 34} J s ‧ 99,1 ‧ 10^{6} \frac{1}{s} = 6,57 ‧ 10^{- 26} J

Ponieważ

1 μ e V = 10^{- 6} e V = 1, 602 ‧ 10^{- 25} J

Energia fotonu o częstotliwości 99,1 MHz (w mikroelektronowoltach) wynosi około:

E = \frac{6, 57 ‧ 10^{- 26} J}{1, 602 ‧ 10^{- 25} \frac{J}{μ e V}} \approx 0, 41 μ e V

Ćwiczenie 6

Rtemn3yNGjOuK

Znajdź długość fali świetlnej oraz określ jej kolor, wiedząc że energia fotonów wynosi 2,11 eV. Wyniki podaj z dokładnością do 1 nm.

Długość fali: ............ nm

RiYLELUBq084g

Kolor: ................

Ćwiczenie 7

Ruf7ZxPlBxzVH

Wyznacz liczbę fotonów światła o długości fali w próżni $λ$ = 532 nm, emitowanego w czasie $t$ = 1 s przez zielony wskaźnik laserowy o mocy $P$ = 3 mW.

Odpowiedź: Laser emituje ............ $\cdot$ 10 $^{15}$ fotonów na sekundę

Moc źródła światła jest energią fotonów emitowanych przez to źródło w jednostce czasu $P = E_{p h} / t$ .

Całkowita energia fotonów ( $E_{p h}$ ) jest iloczynem energii pojedynczego fotonu ( $E$ ) oraz ich liczby ( $N$ ), można więc zapisać $P = E \cdot N / t$ .

Energia pojedynczego fotonu promieniowania o długości fali w próżni $λ$ wynosi $E = h c / λ$ .

Końcowy wzór na moc źródła światła można zapisać następująco: $P = N \cdot h \cdot c / λ \cdot t$ .

Po przekształceniu otrzymuje się wyrażenie na liczbę fotonów: $N = P \cdot λ \cdot t / h \cdot c$ .

Ćwiczenie 8

R1CKv69faGaMi

Laser barwnikowy, czyli laser wykorzystujący organiczne barwniki jako ośrodek czynny, może być nastawiany w szerokim zakresie długości fal. Wskutek zmiany ustawień lasera zwiększono długość emitowanej fali o $k$ = 10%. Oblicz, o ile procent zmieni się energia fotonów. Wynik podaj z dokładnością do 1%.

Odpowiedź: Energia fotonów zmaleje o ............%.

Początkowa energia fotonu: $E = h c / λ$ , energia fotonu po zmianach ustawień: $E ’ = h c / λ ’ = h c / λ (1 + k) = 1 / (1 + k) \cdot E$

Grafika interaktywna

Dla nauczyciela