Современная физика: фотоны, фотоэффект, атом, ядро

Сколько стоит домен
Современная физика даёт 7–12 баллов, меньше всех четырёх доменов, но и формул здесь меньше всего: задание на 5 или 6 баллов решается тремя-четырьмя соотношениями. Оценивают так же: по 1 баллу за каждую формулу и 2 балла за ответ, то есть 1 балл значение и 1 балл единица измерения.

Фотон

• Энергия: $\epsilon =h\nu =\frac{hc}{\lambda }$, где $h=6,62\cdot 10^{-34}$ Дж·с и $c=3\cdot 10^8$ м/с.
• Энергия обратно пропорциональна длине волны: если $\lambda$ уменьшить в 4 раза, энергия вырастет в 4 раза.
• Перевод, который нужен почти в каждом задании: $1$ эВ $=1,6\cdot 10^{-19}$ Дж.
• Длины волн дают в нанометрах или микрометрах: $400$ нм $=4\cdot 10^{-7}$ м, $0,2$ мкм $=2\cdot 10^{-7}$ м.

Фотоэффект
Уравнение Эйнштейна: $h\nu =L_e+E_{cmax}$, где $L_e$ — работа выхода.

• Максимальная кинетическая энергия: $E_{cmax}=\frac{m{v}_{max}^2}{2}$, а через задерживающее напряжение $E_{cmax}=e{U}_f$.
• Красная граница: фотоэффект идёт только при $\nu \ge \frac{L_e}{h}$, то есть при $\lambda \le \frac{hc}{L_e}$.
• Энергия фотоэлектронов зависит от частоты света, а их число — от интенсивности.

Атом

• Постулаты Бора: у атома дискретные уровни энергии, а при переходе с уровня $E_2$ на $E_1$ излучается фотон с энергией $h\nu =E_2-E_1$.
• Уровни записывают со знаком минус ($-13,6$ эВ — основное состояние водорода), а их разность положительна: $-3,4-(-13,6)=10,2$ эВ.
• При поглощении электрон переходит с нижнего уровня на верхний.

Ядро

• Массовое число $A$ — это сумма протонов и нейтронов, поэтому $N=A-Z$.
• Дефект массы и энергия связи: $E_{св}=\Delta m{c}^2$.
• Деление тяжёлых ядер даёт более лёгкие ядра, нейтроны и энергию; синтез соединяет лёгкие ядра.
• Закон радиоактивного распада: $N=\frac{N_0}{2^{t/T}}$, где $T$ — период полураспада.

Излучения и релятивистские эффекты

• Излучение $\alpha$ — это ядро гелия, излучение $\beta$ — электрон, а излучение $\gamma$ — фотон большой энергии: первые два меняют состав ядра, третье нет.
• При скоростях, близких к скорости света, масса тела растёт, а связь массы и энергии даётся формулой $E=m{c}^2$.

Величины и единицы

Когда все данные в электронвольтах, считай в электронвольтах до конца и в них же дай ответ; если в условии килограммы и метры, переводи всё в джоули.