Fotoelektrisk effekt och elastisk stöt
Hej, jag skulle behöva hjälp med följande uppgift:
Fotoner med våglängden 632,8 nm från en He-Ne-laser studsar elastiskt mot ett metallbleck upphängt i en lång tråd i vakuum. Blecket befinner sig i vila. Dess massa är 1,0 gram.
Hur många fotoner måste studsa mot blecket för att det ska komma i rörelse med farten 1,0 mm/s? Ingen friktion förekommer.
En annan användare har tänkt så här:
https://www.pluggakuten.se/trad/fotoelektrisk-effekt-och-elastisk-rorelsemangd/
Det som jag inte förstår är hur energin då bevaras? Blir energin inte mycket större ifall rörelsemängden endast byter riktning OCH om metallen även börjar att röra sig?
Vet någon hur man skulle kunna tänka i den här uppgiften? :)
Man försummar spegelns kinetiska energi.
Och man försummar Doppler-skiftet av det ljus som reflekteras från en spegel som rör sig.
Men du kan räkna ut hur stora sådana effekter skulle vara, i förhållande till den inkommande energin. Jag tror inte att det blir "mycket större".
Ah, okej!
Nu undrar jag dock hur man kommer fram till att pf2 = -pf1. I en del elastiska stötar stannar ju föremålet (här fotoner) som stöter in i ett annat (här metallblecket) helt och hållet, och åker inte vidare i motsatt riktning.
soltima skrev:I en del elastiska stötar stannar ju föremålet
Visst, när det är lika stor massa.
Juste!
Eftersom att jag inte tidigare har försummat rörelseenergin i en elastiskt stöt, är jag inte van med att se att farten för ena föremålet bara byter riktning. Hur kommer man fram till att man kan tänka så (förutsatt att man redan har kommit på att fotonernas rörelseenergin kan försummas)?
soltima skrev:
är jag inte van med att se att farten för ena föremålet bara byter riktning.
Inte? Det är som med en basketboll som studsar mot golvet.
Det är inte fotonens energi som försummas, det är spegelns. På samma sätt som med bollen: man försummar jordens kinetiska energi.
Då var jag visst van med det :) Bra att tänka som med bollen mot golvet!
Skulle du vilja förklara vad du menar med spegelns energi? Fotonerna med våglängden 632,8 nm har energin 3,14*10^-19 J och metallblecket får en kinetisk energi på 5,0*10^-10 J (mycket mer?!). Vad försummas?
Vet någon/kan någon förklara vad som kan försummas i uppgiften? :)
soltima skrev:Skulle du vilja förklara vad du menar med spegelns energi? Fotonerna med våglängden 632,8 nm har energin 3,14*10^-19 J och metallblecket får en kinetisk energi på 5,0*10^-10 J (mycket mer?!). Vad försummas?
Har du räknat ut hur många fotoner som behövs?
Ja...
Det är så pass många fotoner att deras totala energi blir mycket större än metallbleckets? Metalbleckets energi försummas?
Som jag skrev i #3: "Du kan räkna ut det."
Ja, alltså jag har ju fått det till 4,78*10^20 fotoner efter antagandet om att fotonerna byter riktning helt och hållet och då försummat metallbleckets energi.
Jag har fått fram rätt svar på antalet fotoner, men jag förstår inte varför det fungerar, för kan inte förstå VAD jag försummar :( Hänger inte med på "Det är inte fotonens energi som försummas, det är spegelns" Vilken spegel?
soltima skrev:
Vilken spegel?
Metallblecket. Som ju reflekterar ljuset.
Metallbleckets rörelseenergi efter stöten försummas? Och det försummas för det är så många fotoner att deras energi blir mycket större än metallbleckets?
Eller menar du att det är någon slags reflektion som försummas? Inte rörelseenergin?
soltima skrev:... någon slags reflektion...
Det är reflektion. En spegel.
Uppgiften har inget med fotoelektrisk effekt att göra.
Detta handlar om strålningstryck.
Jag är med på att det inte är någon fotoelektrisk effekt, men det står ju att metallblecket på 1,0 gram kommer i rörelse med farten 1,0 mm/s efter stöten. Försummas denna kinetiska energi?
soltima skrev:Jag är med på att det inte är någon fotoelektrisk effekt, men står ju att metallblecket på 1,0 gram kommer i rörelse med farten 1,0 mm/s efter stöten. Försummas denna kinetiska energi?
Igen, som jag skrev i #3 och i #12, du kan räkna ut förhållandet av denna kinetiska energi till ljusets energi.
Fotonerna med våglängden 632,8 nm har energin 3,14*10^-19 J och metallblecket får en kinetisk energi på 5,0*10^-10 J. Eftersom det behövs 4,78*10^20 fotoner, blir deras totala energi ungefär 0,15 kJ, vilket är betydligt mer än metallbleckets energi (ca. 3*10^11 ggr mer). Alltså kan metallbleckets energi försummas?
Tycker jag.
Okej, tack!
Men det som fortfarande förvirrar mig är hur jag skulle kunna veta det från början. Jag antog ju att metallbleckets energi inte spelade någon för att beräkna antalet fotoner. Är det så man får göra och sedan kontrollera (som jag gjorde i förra inlägget) att det är så (att metallbleckets kinetiska energi kan försummas)? Eller är tanken att man ska kunna förstå att metallblecket kan ses som jorden och fotonerna som basketbollar som studsas på marken (om det nu var rätt liknelse) på en gång?
Ja. Man försummar små effekter från början för att kunna räkna ut något. Sedan kan man uppskatta hur stor effekt det var.
Och ibland räkna mera noga. Till exempel alfa-sönderfall av till exempel uranium. Det finns rekyl, men det är inte så mycket energi i det.
Okej, tack för hjälpen!
