Вопрос школьника
Атом водорода поглотил квант света с длиной волны λ = 8⋅10 − 8 м. При этом произошла ионизация атома. С какой скоростью двигался вдали от ядра вырванный электрон?
Ответ от учителя
При поглощении кванта света атом водорода переходит на более высокий энергетический уровень. Если энергия кванта света достаточна высока, то происходит ионизация атома, т.е. вырывание электрона из атома.
Для определения скорости вырванного электрона необходимо знать энергию, которую он получил при ионизации. Энергия кванта света связана с его частотой ν следующим соотношением:
E = hν,
где h — постоянная Планка.
Для длины волны λ = 8⋅10 − 8 м частота света равна:
ν = c/λ,
где c — скорость света.
Подставляя значения, получаем:
ν = c/λ = 3⋅10^8 м/с / 8⋅10 − 8 м = 3.75⋅10^15 Гц.
Энергия кванта света равна:
E = hν = 6.63⋅10 − 34 Дж⋅с ⋅ 3.75⋅10^15 Гц = 2.49⋅10 − 18 Дж.
Эта энергия равна энергии ионизации атома водорода. При ионизации электрон получает всю эту энергию в виде кинетической энергии. Следовательно, скорость вырванного электрона равна:
v = √(2E/m),
где m — масса электрона.
Подставляя значения, получаем:
v = √(2⋅2.49⋅10 − 18 Дж / 9.11⋅10 − 31 кг) = 6.05⋅10^6 м/с.
Ответ: скорость вырванного электрона равна 6.05⋅10^6 м/с.
