Fizică modernă: fotoni, fotoefect, atom, nucleu

Cât valorează domeniul
Fizica modernă aduce 7–12 puncte, cel mai puțin dintre cele patru domenii, dar cu cele mai puține formule: un item de 5 sau 6 puncte se rezolvă din trei-patru relații. Punctajul se dă la fel: câte 1 punct pentru fiecare formulă și 2 puncte pentru răspuns, adică 1 punct valoarea și 1 punct unitatea de măsură.

Fotonul

• Energia: $\varepsilon = h\nu = \dfrac{hc}{\lambda}$, cu $h = 6{,}62\cdot10^{-34}$ J·s și $c = 3\cdot10^8$ m/s.
• Energia este invers proporțională cu lungimea de undă: dacă $\lambda$ scade de 4 ori, energia crește de 4 ori.
• Conversia care apare la fiecare item: $1$ eV $= 1{,}6\cdot10^{-19}$ J.
• Lungimile de undă se dau în nanometri sau micrometri: $400$ nm $= 4\cdot10^{-7}$ m, $0{,}2$ μm $= 2\cdot10^{-7}$ m.

Efectul fotoelectric
Ecuația lui Einstein: $h\nu = L_e + E_{c\,max}$, unde $L_e$ este lucrul de extracție.

• Energia cinetică maximă: $E_{c\,max} = \dfrac{mv_{max}^2}{2}$, iar prin tensiunea de frânare

Atomul

• Postulatele lui Bohr: atomul are niveluri energetice discrete, iar la trecerea de pe nivelul $E_2$ pe $E_1$ se emite un foton cu $h\nu = E_2 - E_1$.

Nucleul

• Numărul de masă $A$ este suma protonilor și neutronilor, deci $N = A - Z$.
• Defectul de masă și energia de legătură: $E_{leg} = \Delta mc^2$.

Radiațiile nucleare și relativitatea

• Radiația $\alpha$ este un nucleu de heliu, radiația $\beta$ este un electron, iar radiația $\gamma$ este un foton de energie mare: primele două schimbă compoziția nucleului, a treia nu.
• La viteze apropiate de cea a luminii masa corpului crește, iar legătura dintre masă și energie este $E = mc^2$.

Mărimi și unități

Când toate datele sunt în electronvolți, poți lucra în eV până la capăt și dai răspunsul în eV; dacă în enunț apar kilograme și metri, treci totul în jouli.