5.3 Övningar

FörberedandeFysik

(Skillnad mellan versioner)
Hoppa till: navigering, sök
(Ny sida: __NOTOC__ {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" height="30" width="100%" | style="border-bottom:1px solid #000" width="5px" |   {{Mall:Ej vald flik|[[5.3 Vågor och partiklar |...)
Nuvarande version (13 december 2017 kl. 12.36) (redigera) (ogör)
 
(En mellanliggande version visas inte.)
Rad 9: Rad 9:
===Övning 5.3:1===
===Övning 5.3:1===
<div class="ovning">
<div class="ovning">
 +
En fotocell fungerar med hjälp av den fotoelektriska effekten. När man belyser en fotocell som är gjord av kalium, frigörs elektroner som börjar driva en ström i en krets. Man kopplar sedan på en spänning <math>U_B</math> (kallas backspänning) som vill driva strömmen åt andra hållet. Vid en viss backspänning kan man få strömmen att upphöra. I nedanstående tabell redovisas en mätserie där man mätt den backspänning som krävts för att göra kretsen strömlös, som funktion av den filterförsedda kvicksilverlampans våglängder <math>\lambda</math>
 +
 +
<table>
 +
<tr>
 +
<td width="50" align="center"><math>\lambda \mbox{ [nm]}</math></td>
 +
<td width="50" align="center"><math>U_B \mbox{ [V]} </math></td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td align="right"><math>253,7</math></td>
 +
<td align="right"><math>2,46 </math></td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td align="right"><math>365,5</math></td>
 +
<td align="right"><math>1,15 </math></td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td align="right"><math>404,7</math></td>
 +
<td align="right"><math>0,80 </math></td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td align="right"><math>435,8</math></td>
 +
<td align="right"><math>0,59</math></td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td align="right"><math>546,1</math></td>
 +
<td align="right"><math>0,20</math></td>
 +
</tr>
 +
</table>
 +
 +
Beräkna ur dessa mätningar, ett värde på Plancks konstant <math>h</math> och utträdesarbetet <math>\Phi</math> för kalium.
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:1|Lösning |Lösning 5.3:1}}
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:1|Lösning |Lösning 5.3:1}}
Rad 15: Rad 45:
===Övning 5.3:2===
===Övning 5.3:2===
<div class="ovning">
<div class="ovning">
 +
Högenergetiska fotoner med våglängden <math>\mathrm{0,0295\, nm}</math>, Comptonsprids mot (fria) elektroner i en vinkel av <math>45^\circ</math> från sin ursprungsriktning.
 +
Vad har de spridda elektronerna för kinetisk energi, rörelsemängd och riktning?
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:2|Lösning |Lösning 5.3:2}}
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:2|Lösning |Lösning 5.3:2}}
Rad 21: Rad 53:
===Övning 5.3:3===
===Övning 5.3:3===
<div class="ovning">
<div class="ovning">
-
 
+
Aluminiummetallen har sina yttersta elektroner bundna med <math>\mathrm{4,08\, eV}</math>. I ett fotoelektriskt experiment utsättes metallen för ljus av våglängden <math>\mathrm{250\, nm}</math>. Med vilken hastighet slungas elektronerna ut?
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:3|Lösning |Lösning 5.3:3}}
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:3|Lösning |Lösning 5.3:3}}
Rad 27: Rad 59:
===Övning 5.3:4===
===Övning 5.3:4===
<div class="ovning">
<div class="ovning">
-
 
+
I ett experiment med Comptonspridning av strålning med <math>\mathrm{\lambda = 0,1\, nm}</math> uppmättes den spridda strålningen vinkelrätt mot den inkommande. Vilken våglängd förväntar vi oss finna i denna riktning? Vilken vinkel <math>\mathrm{\varphi}</math> bildar elektronen men den inkommande fotonriktningen?
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:4|Lösning |Lösning 5.3:4}}
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:4|Lösning |Lösning 5.3:4}}
Rad 33: Rad 65:
===Övning 5.3:5===
===Övning 5.3:5===
<div class="ovning">
<div class="ovning">
-
 
+
En metod att bestämma avståndet mellan atomlagren i en kristall är att bestråla kristallen med röntgenstrålning med våglängden 0,1 nmför en massa olika vinklar. Då infallsvinkeln mot kristallen är <math>9,0^\circ</math> finner man ett första maximum. Vad är avståndet mellan atomlagren för denna kristall?
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:5|Lösning |Lösning 5.3:5}}
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:5|Lösning |Lösning 5.3:5}}
Rad 39: Rad 71:
===Övning 5.3:6===
===Övning 5.3:6===
<div class="ovning">
<div class="ovning">
 +
de Broglies relation kan skrivas <math>\lambda = h/p</math>.
 +
 +
a) Förklara ingående storheter.
 +
 +
b) Gör en ungefärlig beräkning av våglängden för elektroner, neutroner och fotoner, alla med den låga kinetiska energin <math>\mathrm{1\, eV}</math>.
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:6|Lösning |Lösning 5.3:6}}
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:6|Lösning |Lösning 5.3:6}}
Rad 45: Rad 82:
===Övning 5.3:7===
===Övning 5.3:7===
<div class="ovning">
<div class="ovning">
 +
a) Vilken energi måste en foton minst ha för att kunna parbilda en positron och en elektron?
 +
b) Vilken våglängd har denna foton?
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:7|Lösning |Lösning 5.3:7}}
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar 5.3:7|Lösning |Lösning 5.3:7}}

Nuvarande version

       Teori          Övningar      

Övning 5.3:1

En fotocell fungerar med hjälp av den fotoelektriska effekten. När man belyser en fotocell som är gjord av kalium, frigörs elektroner som börjar driva en ström i en krets. Man kopplar sedan på en spänning \displaystyle U_B (kallas backspänning) som vill driva strömmen åt andra hållet. Vid en viss backspänning kan man få strömmen att upphöra. I nedanstående tabell redovisas en mätserie där man mätt den backspänning som krävts för att göra kretsen strömlös, som funktion av den filterförsedda kvicksilverlampans våglängder \displaystyle \lambda

\displaystyle \lambda \mbox{ [nm]} \displaystyle U_B \mbox{ [V]}
\displaystyle 253,7 \displaystyle 2,46
\displaystyle 365,5 \displaystyle 1,15
\displaystyle 404,7 \displaystyle 0,80
\displaystyle 435,8 \displaystyle 0,59
\displaystyle 546,1 \displaystyle 0,20

Beräkna ur dessa mätningar, ett värde på Plancks konstant \displaystyle h och utträdesarbetet \displaystyle \Phi för kalium.

Svar
Svar 5.3:1
Lösning
Lösning 5.3:1


Övning 5.3:2

Högenergetiska fotoner med våglängden \displaystyle \mathrm{0,0295\, nm}, Comptonsprids mot (fria) elektroner i en vinkel av \displaystyle 45^\circ från sin ursprungsriktning.

Vad har de spridda elektronerna för kinetisk energi, rörelsemängd och riktning?

Svar
Svar 5.3:2
Lösning
Lösning 5.3:2


Övning 5.3:3

Aluminiummetallen har sina yttersta elektroner bundna med \displaystyle \mathrm{4,08\, eV}. I ett fotoelektriskt experiment utsättes metallen för ljus av våglängden \displaystyle \mathrm{250\, nm}. Med vilken hastighet slungas elektronerna ut?

Svar
Svar 5.3:3
Lösning
Lösning 5.3:3


Övning 5.3:4

I ett experiment med Comptonspridning av strålning med \displaystyle \mathrm{\lambda = 0,1\, nm} uppmättes den spridda strålningen vinkelrätt mot den inkommande. Vilken våglängd förväntar vi oss finna i denna riktning? Vilken vinkel \displaystyle \mathrm{\varphi} bildar elektronen men den inkommande fotonriktningen?

Svar
Svar 5.3:4
Lösning
Lösning 5.3:4


Övning 5.3:5

En metod att bestämma avståndet mellan atomlagren i en kristall är att bestråla kristallen med röntgenstrålning med våglängden 0,1 nmför en massa olika vinklar. Då infallsvinkeln mot kristallen är \displaystyle 9,0^\circ finner man ett första maximum. Vad är avståndet mellan atomlagren för denna kristall?

Svar
Svar 5.3:5
Lösning
Lösning 5.3:5


Övning 5.3:6

de Broglies relation kan skrivas \displaystyle \lambda = h/p.

a) Förklara ingående storheter.

b) Gör en ungefärlig beräkning av våglängden för elektroner, neutroner och fotoner, alla med den låga kinetiska energin \displaystyle \mathrm{1\, eV}.

Svar
Svar 5.3:6
Lösning
Lösning 5.3:6


Övning 5.3:7

a) Vilken energi måste en foton minst ha för att kunna parbilda en positron och en elektron?

b) Vilken våglängd har denna foton?

Svar
Svar 5.3:7
Lösning
Lösning 5.3:7
Den här artikeln är hämtad från http://wiki.math.se/wikis/forberedandefysik/index.php/5.3_%C3%96vningar