När exciterar fotoner atomer?
Hej!
Jag läser fysik 2 på Hermods och sitter just nu med en inlämning. Där är en av frågorna följande:
En foton infaller mot en väteatom som befinner sig i det första exciterade tillståndet. Fotonen absorberas, väteatomen joniseras och den utsända elektronen får en energi av 5,6 eV.
a) Vilken energi måste den infallande fotonen ha?
Jag tänkte på en uppgift i fysikboken (Heureka 2, uppgift 14.14.) som jag trodde liknade denna uppgift:
Hur stort energibelopp kan atomen absorbera när den bestrålas med
a) elektroner med energin 6 eV
b) fotoner med 6 eV
Svaret på denna uppgift var att den kan absorbera 4,86 eV (resten blir rörelseenergi) när den bestrålas med en elektron (fall a), men att inget händer när den bestrålas med en foton (fall b), eftersom "en foton avger hela sin energi och ingenting annat" (https://www.youtube.com/watch?v=UrehV7hH6NM&feature=youtu.be).
Jag blev då väldigt överraskad att se att fotonen i inlämningsuppgiften visst kunde avge hela sin energi, där överskottet blev rörelseenergi: https://www.pluggakuten.se/trad/energi-hos-utsand-elektron/ . Om en foton kan avge hela sin energi, varav en del blir rörelseenergi, varför gällde inte samma sak för uppgift 14.14 i Heurekaboken?
Vad är skillnaden mellan de två scenarier?
Jag hoppas att någon förstår min förvirring! :D
Tack!
1. Energinivå-diagrammet från Heureka är för en fantasiatom och troligtvis påhittad för uppgiften i den boken. Det som är korrekt vilket du ska använda är Bohrs väteatom-modell:
2. Om väteatomen befinner sig i sitt grundtillstånd krävs att fotonen har exakt rätt energi för att excitera denne till ett högre tillstånd. För att exempelvis lyfta atomen till det första exciterade tillståndet n = 2, måste fotonen ha:
För att jonisera väteatomen måste den ha:
Överskottet blir då rörelseenergi för den emitterade elektronen. I ditt fall befinner sig väteatomen i det första exciterade tillståndet vilket betyder att det enbart krävs:
Principen bygger på att partiklar och atomer är kvantiserade vilket betyder att de antar diskreta värden för sina storheter. Det är alltså inte kontinuerligt så som vi uppfattar den makroskopiska världen. Det är detta som bidrar till beteckningen allt eller inget för energikvanta (fotoner).
Hej! Tack för ditt svar! Jag visste att det var en tabell för en låtsas-atom, jag bifogade det bara för att vara så tydlig som möjligt. :)
Jag tror tyvärr att jag fortfarande inte riktigt hänger med... För som du beskriver det så skulle jag säga att fotonen i inlämningsuppgiften beter sig som elektronen i Heureka-uppgiften (en del av energin används för att jonisera atomen, resten blir rörelseenergin). Varför funkar det då inte likadant med fotonen i Heurekauppgiften?
Om en elektron exciteras från ett elektronskal (en energinivå) till ett annat elektronskal så måste det vara exakt rätt energi, eftersom elektronen i den nya banan måste ha exakt rätt energi, annars funkarn det inte.
En elektron som joniseras (d v s exciteras så mycket att elektronen lossnar helt från atomen) kan röra sig "så fort den vill".
Ahhhhhh DET var skillnaden mellan de två scenarier! Nu förstår jag. :) Tack så mycket Ebola och Smaragdalena!
