Foton o energii 15,5 eV wybił elektron z atomu wodoru będącego w stanie niewzbudzonym. Z jaką szybkością poruszał się ten elektron w dużej odległości od atomu?

Foton o energii 15,5 eV wybił elektron z atomu wodoru będącego w stanie niewzbudzonym. Z jaką szybkością poruszał się ten elektron w dużej odległości od atomu?
Odpowiedź

Energia padającego fotonu jest wystarczająca do wybicia elektronu z podstawowej orbity, dostarczając mu energii kinetycznej, czyli: [latex]E_f=E_k-E_1[/latex] gdzie: [latex]E_f[/latex] - energia padającego kwantu promieniowania / fotonu [latex]E_k[/latex] - energia kinetyczna elektronu [latex]E_1[/latex] - energia elektronu na pierwszej (podstawowej) orbicie - atom w stanie niewzbudzonym [latex]E_k=E_f+E_1=15,5eV+(-13,6eV)=1,9eV[/latex] Zamieńmy na dżule: [latex]E_k=1,9eV=1,9cdot 1,6cdot 10^{-19}[J]=3,04cdot 10^{-19}[J][/latex] Energia kinetyczna elektronu jest również określona wzorem: [latex]E_k=frac{mv^2}{2} Rightarrow v=sqrt{frac{2E_k}{m}}[/latex] Obliczmy, wykorzystując dane z tablic (masa spoczynkowa elektronu) [latex]v=sqrt{frac{2E_k}{m}}=sqrt{frac{2cdot 3,04cdot 10^{-19}[J]}{9,1cdot 10^{-31}[kg]}}approx 817393 [frac{m}{s}]=oxed{817[frac{km}{s}]}[/latex] Odpowiedź: Prędkość elektronu wynosi około 817 kilometrów na sekundę. Jest to nikły ułamek prędkości światła, dlatego możemy wykorzystywać klasyczny wzór na energię kinetyczną, a wynik otrzymamy z dobrym przybliżeniem. Gdyby prędkość była bliższa prędkości światła, musielibyśmy stosować poprawki relatywistyczne, związane m.in z tym że przy prędkościach bliskich prędkości światła zmienia się masa elektronu.

Dodaj swoją odpowiedź