Toolyard

الفيزياء الحديثة: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

تصف الفيزياء الحديثة الضوء والمادة على المقاييس الصغيرة. يأتي الضوء في كمّات تسمى فوتونات، وللجسيمات أطوال موجية، وللذرات مستويات طاقة متقطعة، وتتفكك النوى عشوائياً بأعمار نصف ثابتة.

  • طاقة الفوتون E = hf = hc ÷ λ. وبقيمة hc = 1240 eV·nm يعطي الطول الموجي بالنانومتر الطاقة مباشرة بالإلكترون فولت.
  • في التأثير الكهروضوئي K_max = hf − φ. يحدد التردد ما إذا كانت الإلكترونات ستنطلق، وتحدد الشدة عددها فقط.
  • للجسيم ذي الزخم p طول موجي دي بروي λ = h ÷ p. مستويات الهيدروجين E_n = −13.6 eV ÷ n²، ويُصدر الضوء حين يهبط إلكترون بين المستويات.
  • بعد كل عمر نصف يتفكك نصف النوى المتبقية: N = N₀(½)^(t ÷ T½). وترتبط الكتلة والطاقة بالعلاقة E = mc².

المعادلات الأساسية

  • E = hf = hc ÷ λ
  • K_max = hf − φ
  • λ = h ÷ p
  • E_n = −13.6 eV ÷ n²
  • N = N₀(½)^(t ÷ T½)
  • E = mc²

مثال محلول

يسقط ضوء فوق بنفسجي طوله الموجي 200 nm على معدن دالة شغله 4.0 eV. طاقة الفوتون 1240 ÷ 200 = 6.2 eV. أقصى طاقة حركية للإلكترونات المنطلقة 6.2 − 4.0 = 2.2 eV. الضوء الأحمر 700 nm طاقته 1.8 eV فقط ولا يحرر أي إلكترون مهما كانت شدته.

أخطاء شائعة

  • الظن أن الضوء الأشد سطوعاً يعطي إلكترونات أسرع. الضوء الأسطع يعطي إلكترونات أكثر؛ أما الأسرع فتحتاج تردداً أعلى.
  • خلط الجول بالإلكترون فولت، أو استعمال الطول الموجي بالمتر مع قيمة hc بوحدة eV·nm.
  • الاعتقاد أن العينة تزول بعد عمري نصف. يبقى منها ربع.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الفيزياء الحديثة

أدوات هذا الدليل

مزيد من الأدلة

قانون سنل والانكسار والانعكاس الكلي الداخليشرح المدارات الذرية: s وp وd وfكيف يعمل الرحلان الكهربائي في الهلام وكيف تقرأ هلام DNAشرح أطوار القمر والمد والجزر والكسوفالتوزيع ذو الحدين وجرس غاوس ولوح غالتونشرح دوائر التوالي والتوازيكيف تعمل المحاليل المنظِّمة: معادلة هندرسون-هاسلبالخ والسعة المنظِّمةالانقسام المتساوي والاختزالي: المراحل والعبور وعدم الانفصالكيف يعمل الاحتباس الحراريشرح متسلسلات فورييه: بناء الموجات من الجيوبشرح مبدأ برنولي: الاستمرارية ومقاييس فنتوري والاحتكاك في الأنابيبكيف يعمل الحث الكهرومغناطيسي: قانون فاراداي وقانون لنز والمولدات والمحولاتكيف تعمل الكروماتوغرافيا: قيم Rf والأعمدة والفصلشرح قانون بير-لامبرت: الامتصاصية والمطيافات الضوئية ومنحنيات المعايرةكيف يعمل تخليق البروتين: النسخ والترجمة والطفراتالبناء الضوئي وعوامله المحددة: الضوء وثاني أكسيد الكربون والحرارةدورات المفترس والفريسة: معادلات لوتكا-فولتيرانماذج الأوبئة SIR وSEIR: R₀ ومناعة القطيع وتسطيح المنحنىدورة حياة النجم ومخطط هرتزشبرونغ-راسلالشبكات البلورية وخلايا الوحدة وحيود الأشعة السينيةبنية الخلية والعُضيّات: دليل دراسةالأغشية والنقل: دليل دراسةالخلايا والنقل: دليل دراسةالتنفس والتمثيل الضوئي: دليل دراسةدورة الخلية والانقسام الاختزالي: دليل دراسةالتعبير الجيني وتخليق البروتين: دليل دراسةالتطور والانتقاء الطبيعي: دليل دراسةعلم البيئة وتدفق الطاقة: دليل دراسةفسيولوجيا الإنسان: دليل دراسةالأعصاب والعضلات: دليل دراسةعلم النبات: دليل دراسةالمناعة وعلم الأوبئة: دليل دراسةالإنزيمات والبروتينات: دليل دراسةالتقنية الحيوية والطرق الجزيئية: دليل دراسةنمو الكائنات الدقيقة وعدّها: دليل دراسةبنية الذرة والضوء: دليل دراسةحركية التفاعلات: دليل دراسةالاتزان الكيميائي: دليل دراسةالطاقة الحرة والتلقائية: دليل دراسةالاحتمالات والتوزيعات: دليل دراسةالمدارات وضوء النجوم: دليل دراسةالزلازل والصفائح والتأريخ: دليل دراسةالتسمية (تسمية المركبات): دليل دراسةالمجموعات الوظيفية: دليل دراسةالبنية والترابط: دليل دراسةالهيدروكربونات: الألكانات والألكينات والألكاينات: دليل دراسةالكحولات والفينولات والإيثرات: دليل دراسةالألدهيدات والكيتونات: دليل دراسةالأحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها: دليل دراسةالأمينات: دليل دراسةالمركبات الأروماتية: دليل دراسةالكيمياء الفراغية: دليل دراسةالاستبدال والحذف وأيونات الكربونيوم: دليل دراسةالخواص الفيزيائية والحموضة: دليل دراسةمطيافية الرنين النووي المغناطيسي وتحت الحمراء: دليل دراسةتقنيات المختبر: دليل دراسةعلم الحركة: دليل دراسةالحث الكهرومغناطيسي: دليل دراسةحركة المقذوفات: دليل دراسةالشغل والطاقة والقدرة: دليل دراسةالزخم والتصادمات: دليل دراسةالحركة الدائرية والجاذبية: دليل دراسةالاهتزازات: دليل دراسةالموائع: دليل دراسةالموجات والصوت: دليل دراسةالبصريات: دليل دراسةالكهرباء الساكنة: دليل دراسةالمغناطيسية: دليل دراسة