Zadanie 9.2 — Praca, moc, energia mechaniczna · Matura 2023, poziom Rozszerzony

Matura 2023 • Czerwiec • Rozszerzony • Stara formuła • Zad. 9.2

💀 5/5

3 pkt

Praca, moc, energia mechanicznaFizyka atomowa

Informacja do zadania:

W początkowo spoczywającym atomie wodoru, w wyniku przejścia elektronu z poziomu energetycznego n = 2 na poziom energetyczny n = 1, został wyemitowany foton.
W skutek emisji fotonu atom wodoru doznał odrzutu.

Przyjmij do obliczeń masę atomu wodoru $m_{a t} \approx 1, 6735 \cdot 1 0^{- 27}$ kg.

Wskazówki: (1) Do określenia energii kinetycznej atomu lub pędu atomu możesz używać wzorów mechaniki klasycznej Newtona. (2) Związek między energią fotonu i pędem fotonu jest następujący: $E_{f o t} = c p_{f o t}$ , gdzie $c$ jest wartością prędkości światła w próżni.

Zadanie 9.2

Wiadomo, że energia fotonu emitowanego podczas opisanego przejścia w atomie wodoru jest dużo większa (o kilka rzędów wielkości) od energii kinetycznej atomu uzyskanej w wyniku odrzutu. Można więc przyjąć, że odrzut atomu praktycznie nie wpływa na energię
emitowanego fotonu.

Oblicz wartość prędkości (odrzutu) atomu wodoru po emisji fotonu.

Wskazówka: Skorzystaj z zasady zachowania pędu oraz zasady zachowania energii dla układu atom – foton, oraz z faktu, że energia kinetyczna atomu jest pomijalnie mała w porównaniu z energią fotonu.