Διέγερση υποθετικού ατόμου με κρούση με σωμάτιο–βλήμα

Το ενεργειακό διάγραμμα ενός υποθετικού ατόμου (A) με ένα ηλεκτρόνιο φαίνεται το σχήμα.

Σωμάτιο α επιταχύνεται από την ηρεμία μέσα σε χώρο όπου επικρατεί ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, κινούμενο μεταξύ δύο σημείων που παρουσιάζουν διαφορά δυναμικού V=4V, και συγκρούεται με το παραπάνω άτομο. 

Το μεν άτομο διεγείρεται και το ηλεκτρόνιό του μεταβαίνει στη δεύτερη διεγερμένη κατάσταση, το δε σωμάτιο α σκεδάζεται με ταχύτητα υ=12000m/s. 

Α… Πόση ενέργεια σε eV έχει το ηλεκτρόνιο του ατόμου, όταν βρίσκεται στη δεύτερη διεγερμένη κατάσταση; 

Β… Το ηλεκτρόνιο του ατόμου επανέρχεται στη θεμελιώδη κατάσταση με δύο άλματα. Στο ένα από αυτά εκπέμπεται φωτόνιο με συχνότητα f=0,48×1015Hz. Πόση ενέργεια έχει το φωτόνιο που εκπέμπεται στο άλλο, καθώς και πόση είναι η ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου στην πρώτη διεγερμένη κατάσταση; 

Γ. Μπορεί κάποιο από τα εκπεμπόμενα φωτόνια να προκαλέσει τον ιονισμό υποθετικού ατόμου (Β) με ένα ηλεκτρόνιο επίσης, του οποίου η ενέργεια ιονισμού είναι ίση με 2,8eV; Αν ναι, να αιτιολογήσετε ποιο, και στη συνέχεια να βρείτε την ταχύτητα του ηλεκτρονίου του υποθετικού ατόμου (Β) μετά την απομάκρυνσή του από το πεδίο του πυρήνα. 

Δίνονται 1eV=1,6×10-19J, h=20/3 ×10-34J×s, mα=20/3 ×10-27kg, me=9×10-31kg. 

Απάντηση: