মূল ধারণা
আধুনিক পদার্থবিদ্যা ক্ষুদ্র স্কেলে আলো ও পদার্থ বর্ণনা করে। আলো ফোটন নামের কোয়ান্টা হিসেবে আসে, কণার তরঙ্গদৈর্ঘ্য আছে, পরমাণুর শক্তিস্তর বিচ্ছিন্ন, এবং নিউক্লিয়াস নির্দিষ্ট অর্ধায়ু নিয়ে এলোমেলোভাবে ক্ষয় হয়।
- ফোটনের শক্তি E = hf = hc ÷ λ। hc = 1240 eV·nm হলে ন্যানোমিটারে তরঙ্গদৈর্ঘ্য থেকে সরাসরি ইলেকট্রন-ভোল্টে শক্তি পাওয়া যায়।
- আলোক-তড়িৎ ক্রিয়ায় K_max = hf − φ। ইলেকট্রন বের হবে কি না তা কম্পাঙ্ক ঠিক করে; তীব্রতা শুধু কতগুলো বের হবে তা ঠিক করে।
- p ভরবেগের কণার ডি ব্রগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ = h ÷ p। হাইড্রোজেনের স্তর E_n = −13.6 eV ÷ n², এবং ইলেকট্রন স্তরের মধ্যে নামলে আলো নির্গত হয়।
- প্রতিটি অর্ধায়ুর পরে অবশিষ্ট নিউক্লিয়াসের অর্ধেক ক্ষয় হয়: N = N₀(½)^(t ÷ T½)। ভর ও শক্তি E = mc² দ্বারা যুক্ত।
মূল সমীকরণ
E = hf = hc ÷ λK_max = hf − φλ = h ÷ pE_n = −13.6 eV ÷ n²N = N₀(½)^(t ÷ T½)E = mc²
সমাধান করা উদাহরণ
200 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনি আলো 4.0 eV কার্য অপেক্ষক সম্পন্ন ধাতুতে পড়ে। ফোটনের শক্তি 1240 ÷ 200 = 6.2 eV। নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি 6.2 − 4.0 = 2.2 eV। 700 nm-এর লাল আলোর শক্তি মাত্র 1.8 eV, তাই যত তীব্রই হোক কোনো ইলেকট্রন মুক্ত করতে পারে না।
সাধারণ ভুল
- ভাবা যে উজ্জ্বল আলো দ্রুততর ইলেকট্রন দেয়। উজ্জ্বল আলো বেশি ইলেকট্রন দেয়; দ্রুততর ইলেকট্রনের জন্য বেশি কম্পাঙ্ক লাগে।
- জুল ও ইলেকট্রন-ভোল্ট মেশানো, বা মিটারে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে eV·nm-এ hc ব্যবহার করা।
- বিশ্বাস করা যে দুই অর্ধায়ুর পরে নমুনা শেষ হয়ে যায়। এক-চতুর্থাংশ তখনও থাকে।
অনুশীলন
এই বিষয়ের অনুশীলন প্রশ্ন দিয়ে নিজেকে যাচাই করুন: আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান