Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Fysikk > Kap 6: Atomfysikk > Flashcards

Kap 6: Atomfysikk Flashcards

1
Q

6b: Hva er en kvante

A

en porsjon

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Hva går kvantehypotesen ut på? (Energi kvant)

A

At et atom bare kan sende og motta energi i bestemte porsjoner altså energikvanter. - En glødende gjenstand har forskjellig farge avhengig av hvor høy temperaturen er. - Modellen går ut på hvordan den elektromagnetiske strålingen fra en gjenstand henger sammen med temperaturen. Modellen bygget på hypotesen. Formel: E = h * f - h= Plancks konstant (6.63 * 10^-34) - f= strålingsfrekvensen - E= hf= hc/b.lengde

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Hva er en foton? Hastighet?

A

En foton er en lyskvante. Den beveger seg med lysets hastighet (300 000 km/s)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

6.08: Synlig lys har frekvenser fra 400 Thz til 750 Thz. a) Hvor stort energikvant svarer til 400 Thz, og hvilken farge har lys med denne frekvensen?

A

400 Thz = 4.0 * 10^14 Hz E= h*f => 6.63 * 10^-34 Js * 4.0 * 10^14 Hz = 2.65 * 10^-14 J = 0.265 aJ - Rødt lys (s.15 fy.tab)=> b.lengde= c/f = 3*10^8 / 4*10^14 =7.5*10^-7 = 750 nm

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

b) Hvor stort energikvant svarer til 750 Thz, og farge?

A

E= h*f=> 6.63*10^-34 Js * 7.5*10^14 Hz = 4.97*-19 J= 0.497 aJ - Fiolett lys => b.lengde= c/f =3*10^8 / 7.5*10^14= 4*10^-7 = 400 nm

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

6c: Hva er et postulat?

A

Det er en påstand man ikke kan begrunne ut i fra teorien, men man likevel mener er sann.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Hva sier Bohrs første postulat?

A

Et atom kan eksistere i mange ulike tilstander uten å sende ut energi. I hver tilstand har atomet en bestemt energi. E1, E2, ….., En n= (1, 2, 3)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Hva er Bohrs to postulater?

A
  1. Elektronene i et atom beveger seg i faste eller stasjonære baner uten å sende ut stråling 2. Spektrallinjene oppstår ved at elektronene utfører såkalte “kvantesprang” fra en bane over i en annen - Borhs postulater er “generelle” og gjelder alle slags atomer.
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Symbolet for grunntilstanden

A

E1 ( I grunntilstanden er atomene stabile og sender ikke ut lys)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Hva kalles tilstandene av “En” som er større enn 1 (E1)?

A

Eksisterte tilstander

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Hva sier Bohrs andre postulat?

A

Et atom kan gå fra en tilstandsform med energien “En” til en annen tilstandsform med lavere energi “Em”. Ved overgangen blir energiforskjellen sendt ut som et foton med energien: hf = En - Em , n > m

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

6c) Formuler Bohrs postulater med egne ord.

A

???

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Hva er det som skjer når et atom sender ut lys?

A

Atomet faller fra et høyt energinivå til et lavere energinivå. Den absorberer lyset i en bestemt frekvens for hvert sprang den gjør.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Hva betyr det at energinivåene er “kvantisert”?

A

Elektronene går i baner med bestemte avstander fra kjernen. Ikke som i solsystemet hvor avstanden mellom sola og planetene kan variere litt.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Formel for å regne på energinivåene i “hydrogenatomet”:

A

En = -B / n^2 , n= (1, 2, 3, ….) - Bohrs konstant: B= 2.18 * 10^-18 J = 2.18 aJ Energinivåene er negative, fordi nullnivået er valgt lik den høyeste energien atomet kan ha: E (uendelig)= lim (n-> uendelig) En = 0

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Hvorfor blir energinivåene negative når vi regner på de?

A

Fordi nullnivået er valgt lik den høyeste energien atomet kan ha. E (uendelig) = 0 - Når E har n= uendelig, er atomet “ionisert” og da har elektroner løsrevet seg fra kjernen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Lysmansserien (fra n=1) “Ultrafiolett”

A

Det er energisprang til grunntilstanden. Den har ikke spektrallinjene i den synlige delen av spekteret. - Til: n=2 (122nm), 3(103nm), 4(97.3nm), 5(95nm), 6(93.8nm)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Balmerserien (fra n=2) “Synlig”

A

Energisprang mellom energinivåer større enn E1, altså større enn lysmanserien - Til: n=3 (656nm), 4(486nm), 5(434nm), 6(410nm)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Paschen serien (fra n=3) “Infrarødt”

A

Til: n=4 (1875nm), 5(1282nm), 6(1094nm)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Sammenhengen mellom energi, frekvens og bølgelengde i fotoner

A

E= hf => hc /b.lengde Forenklet formel: b.lengde= 200 / E (aJ) (nm)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Finne energinivå ved regning

A

Atomet ekiteres til: En= -2.18 aJ + 2.07 aJ = -0.11 aJ Energinivå: En= -B/n^2 => n=kvadrot (-B/En) = k.rot (-2.18 aJ/ -0.11 aJ = 4.5 –> n= 4

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

6c)Hvordan kan kollisjoner mellom atomer bli til lys?

A
  • Først må vi få dem opp i et høyere energinivå enn grunntilstanden. - Hvis elektroner støtes ut i baner innover så vil energiforskjellen sendes ut som et foton (lys) - De blir eksistert når de kolliderer med hverandre - Varme opp atomene - Sende strøm gjennom en gass (elektronene + gassatomene)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

6.12: Et heliumatom går over fra en tilstand med energi (-0.240 aJ) til en tilstand med energi (-0.636 aJ). - a) Hvor stort energisprang gjør heliumatomet?

A

0.636 - 0.240 = 0.396 aJ

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

b) Hvor stor frekvens og bølgelengde har den strålingen som blir sendt ut?

A

f = E/h => 0.396*10^-18 / 6.63 * 10^-34 = 5.97*10^14 = 5.97*10^12 Hz= 597 Thz

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Q

6.13: Energinivåene i hydrogenatomet er gitt ved En= -B/n^2 - a) Hva er den største og minste energien hydrogenatomet kan ha?

A

Minste E.nivå (n=1): E1= -B / 1^2 = -2.18 aJ Største (n = uendelig): E (uendelig) = 0 J - Største E.nivå tilsvarer at elektronet har nok energi til å overvinne tiltrekningskreftene fra kjernen og frigjøre seg helt (ionisering).

26
Q

b) Regn ut energien i atomet?

A

Hydrogenatom n=5 E5= -2.18/5^2 = -0.0872 aJ

27
Q

c) Hvor stor energi har det fotonet som sendes ut? - Atomet i oppg b går over til tilstanden n=3.

A

(fra n=5 til n=3) Energisprang E3= -2.18 / 3^2 = - 0.242 aJ trekant E= E3 - E5= 0.242 - 0.0872 = 0.155 aJ

28
Q

6.14: Balmerserien i strålingen fra hydrogen kommer av energisprang ned til E2. - a) Regn ut den største og den minste frekvensen i balmerserien:

A

Balmerserien er sprang fra høyere nivåer til nivå n= 2. 1) Minste frekvensen; får vi i den minste energiovergangen. Dva: fra E2 til E3. Regn ut E3 med Bohrs formel og finn differansen: - Når et elektron faller fra E3 til E2 avgis et foton med samme energi som differansen. finner frekvensen med (E= hf) f= E/h => 0.303*10^-18 / 6.63 *10^-34 = 4.57 * 10^14= 457 Thz 2) Største frekvensen –> største mulig energi (fra E (uendelig) til E2), og E (uendelig = 0. f= 0.545*10^-18 / 6.63 * 10^-34 = 8.22 *10^14 = 822 THz

29
Q

b) Regn ut den minste frekvensen i “lysman serien” som kommer av energisprang ned til E1:

A

Gjør det samme som a), men regn ned til E1: Minst (E2 til E1): f= 1.635 * 10^-18 / 6.63 * 10^-34 = 2.47 *10^15 Hz

30
Q

c) Synlig lys har frekvenser fra 400 - 750 THz. - Forklar hvorfor energisprang ned til E1 ikke kan gi synlig lys:

A

Se i b) Selv minste sprang i Lyman - serien har større frekvens enn synlig lys (max 750 THz)

31
Q

6.16 b: Hvor stor fart må et fritt elektron ha hvis det skal ha stor nok kinetisk energi til å ionisere et hydrogenatom som er i grunntilstanden?

A

Ioniseringsenergi: (E (uendelig) til E1): E = E1 - E (uendelig) = 2.18 - 0 = 2.18 aJ - b) Ek= 1/2 mv^2 og Ek= Ef 1/2 meV^2= E <=> V= k.rot (2E / me) V= k.rot (2 * 2.18*10^-18 / 9.11*10^-31) = 2.19 * 10^6 m/s

32
Q

6.19 a) Hvordan kan atomene i hydrogengass sende ut lys når vi snakker strøm gjennom gassen?

A

Molekylenes kinetiske energi: E= 3/2 kT => 3/2 * 6.63*10^-34 * (273 + 20) = 2.19 * 10^-31 J Denne energien er altfor liten i forhold til den energien som trengs for å eksitere elektroner. (aJ = 10^-18 J)

33
Q

6d) Fraunhoferlinjer

A

Spektrallinjer. Det er de svarte linjene som oppstår i solspekteret. Fraunhofer fant bølgelengden til disse.

34
Q

Emisjonsspekter*

A

er et spektrum av lyse emisjonslinjer. Lyset går igjennom et optisk gitter. (Varm, lysende gass) - Når en gass varmes opp så mye at den begynner å lyse, vil den sende ut lys med bestemte bølgelengder - et emisjonsspekter som er karakteristisk for denne gassen. - Spektret forteller oss ikke bare hvilke kjemiske stoffer som er til stede, men også om temperaturen i gassen. (Jo høyere temp, desto mer gassatomer blir ionisert) (s. 187)

35
Q

Absorpsjonslinjer

A

Mørke linjer som oppstår i et kontinuerlig (sammenhengende) spektrum kalles apsorpsjonslinjer.

36
Q

Absorpsjonsspekteret*

A

av en gass er et kontinuerlig spektrum avbrutt av atskilte mørke linjer. (Gass) –> - De mørke linjene ligger akkuratt der hvor de lyse emisjonslinjene fra den samme gassen ville ha ligget. - Absorpsjonsspekter dannes ved at fotoner med bestemte bølgelengder blir absorbert i gassen.

37
Q

Hva skjer på atom/molekylnivå når man ser på absorpsjonslinjene?

A

I et absorpsjonsspektrum: molekylet/atomet mottar energi i form av foton fra lyset. Den bruker det til å gjøre energisprang til høyere energinivåer. Fotonet må inneholde akkuratt den energien som atomet/molekylet trenger for å gjøre akkuratt det spranget. Derfor er det et bestemt foton med en bestemt frekvens (bølgelengde, farge)

38
Q

Hvorfor ser vi svarte linjer i et spektrum når atomet/molekylet sender ut fotoner med samme frekvens som den absorberer?

A

Fordi atomet/molekylet absorberer alle fotonene med den frekvensen som den får i den retningen vi ser fra. Men den sender ut de samme fotonene i alle retninger. Dermed er det færre av de fotonene som den har absorbert som blir sendt mot oss, enn det var i utgangspunktet

39
Q

Hva er emisjon?

A

Atomet får lavere energi den omvendte prosessen av absorpsjon, den som blir beskrevet i 2.postulat. Atomer søker å være i grunntilstanden, så dersom de blir eksistert opp til tilstand 3, vil det snarest mulig søke nedover igjen. Når atomet går fra en eksistert tilstand mot eller til GT. vil det sendes ut - det emitteres - ett foton.

40
Q

Hvordan får vi absorpsjonsspektrum?

A

Når hvitt lys sendes gjennom en gass så vil visse fotoner bli absorbert at atomene/molekylene som de møter på. Lyset som blir absorbert har samme bølgelengde som de lyse linjene i emisjonspekteret. Bohrs postulater: Når et atom/molekyl mottar et foton med energien hf (E = hf= En-Em, En > Em) så vil atomet/molekylet løftes fra Em –> En

41
Q

Hva er forskjellen mellom emisjonsspekteret fra molekyler og emisjonsspekteret fra atomer?

A

I molekyler vil noen av elektronene til atomene bli brukt til å lage bindingene som er mellom atomene, og dermed ikke eksitere. Dermed ser emisjonsspekteret litt annerledes ut. Energien kan fordeles på flere «kanaler» i et molekyl enn i et enkelt atom, dermed er det flere streker i emisjonsspekteret til et molekyl. Vibrasjons- og rotasjonsenergien til molekylet lager nemlig også streker i spekteret.

42
Q

Hva slags spektrum gir glødende faste stoffer?

A

Kontinuerlig spektrum som forteller noe om temperaturen, men ingenting om hvilke stoffer det er laget av

43
Q

Hva slags spektrum gir glødende faste stoffer?

A

Kontinuerlig spektrum som forteller noe om temperaturen, men ingenting om hvilke stoffer det er laget av

44
Q

Hva slags spektrum gir en varm gass?

A

En gass som er varmet så sterkt opp at molekylene splittes og gir en enatomig gass, viser spektrallinjer til atomet. En gass som ikke er varmet nok opp gir båndspekte. Er gassen enda varmere og atomene blir ionisert, viser spekteret temperaturen til gassen

45
Q

Hva er dopplerforskyvning (Dopplereffekten)?

A

Når en lyskilde er på vei mot deg, blir bølgelengden forskjøvet mot kortere bølgelengder, og frekvensen blir høyere.(blåforskjøvet)

Når en lyskilde er på vei fra deg, blir bølgelengden forskjøvet mot lengre bølgelengder, og frekvensen blir lavere(rødforskjøvet)

46
Q

Hva kan vi finne ut om stjernene ved å se på dopplereffekten?

A

Om de er på vei mot oss(blåforskjøvet), i ro(normal), eller fra oss(rødforskjøvet). Vi kan se om de snurrer(brede linjer) og finne ut om de går i bane med andre planeter/stjerner

47
Q

Fortell hvordan Dopplereffekten påvirker spektrallinjene til en stjerne:

A

Man ser på spektrallinjene til en stjerne som består for det meste av hydrogen. Man ser at linjene viser «fingeravtrykk» for helium, men at de ikke er på samme bølgelengder som her på jorda. Er de forskjøvet mot blå(kortere), betyr det at den beveger seg mot oss. Er de forskjøvet mot rød, betyr det at den beveger seg fra oss.

48
Q

Dopplerformelen:

A

V= b.lengde - b.lengde 0 / b.lengde 0 * c

49
Q
  1. 26: Vi fotograferer spektret fra en stjerne. En spektrallinje som i laboratoriet har bølgelengden (486.00 nm), har bølgelengden (486.42 nm) i stjernespektret:
    a) Hva kan vi si om farten til stjernen ut fra dette?
A

(Dopplerformelen) s.208

V= c* b.lengde - b.lengde 0 / b.lengde 0 = 3*10^8 * 486.42 - 486 / 486 => 2.6 * 10^5 m/s

  • Positiv v betyr at stjeren beveger seg fra oss.
50
Q
  1. 26) Anta at du har et atom som faller ned fra E2 til E1. Atomet sender da ut et foton. Et annet, identisk atom befinner seg i grunntilstanden, treffes av dette fotonet. Man skulle tro at dette atomet ble eksitert, men det viser seg at fotonets energi er litt for lav.
    b) Hva kan det komme av?
A

Atomene beveger seg fra hverandre

51
Q

6b) )6.105) En laser sender ut lys med bølgelengde (633 nm).
a) Regn ut frekvensen

A

b.lengde= c/f

f= c/b.lengde => 3*10^8 / 633*10^-9 = 4.74*10^14 Hz = 474 THz

52
Q

b) Regn ut energien i ett energikvant (foton) i laserlyset.

A

E= hf => 6.63*10^-34 * 4.74*10^14= 3.14 * 10^-19 J

53
Q

c) Effekten i laserstrålen er (0.40 mW). Hvor mange fotoner sender laseren ut hvert sekund?

A

(se på eksempel 2: Hvor mange fotoner) s.180

  • Hvert foton i laserlyset har energien:

E= hf= 3.14 * 10^-19 J

  • Laseren sender ut energien (0.40 mW) 0.4 *10^-3 J hvert sekund
  • Antal fotoner som sendes ut hvert sekund, blir da:

N= 0.4*10^-3 J / 3.14*10^-19 J => 1.3 * 10^15

Dette er altså 1.3 millioner milliarder fotoner

54
Q
  1. 110) De laveste energinivåene i hydrogenatomet er (E1= -2.180 * 10^-18 J, E2= -0.545*10^-18 J og E3= -0.242*10^-18 J)
    a) Hvilket energinivå svarer til grunntilstanden?
A

E1

55
Q

6110 b) Hvor stor energi må vi tilføre hydrogenatomer som er i sitt laveste energinivå, for å eksitere dem til sitt nest laveste nivå?

Hvilken frekvens har den strålingen som blir sendt ut, når disse atomene går tilbake til grunntilstanden?

Hva kaller vi strålingen med denne frekvensen?

A

1. (E1 til E2)

E= E1 - E2= 2.18 aJ - 0.545 aJ= 1.635 aJ

2. E=hf

f= E/h => 1.635*10^-18 / 6.63*10^-34 => 2.47 * 10^15 Hz

3. b.lengde=c/f

b.lengde= c/f => 1.215 * 10^-7 m = 122 nm

Ultrafiolett stråling (100 - 400 nm)

56
Q

6.110 c) Et hydrogenatom er i det høyeste av de tre nevnte energinivåene.

Hvilken energiovergang gir da stråling med størst bølgelengde?Regn ut denne bølgelengden.

Hva kaller vi stråling med denne bølgelengden?

A
  1. enten (E3 - E1) eller (E3 - E2)
    1) E= E3 - E1=> 2.18 - 0.242= 1.938 aJ

f= E/h => 2.92 * 10^15 Hz

b.lengde= c/f => 1.03 * 10^-7 m= 103 nm

2) E= E3 - E2=> 0.545 - 0.242 = 0.303 aJ

f= E/h => 4.57 * 10^14 Hz

b.lengde= c/f=> 6.56 * 10^-7 m= 656 nm

Energiovergang (E3 - E2) gir ståling med størst b.lengde.

Rødt lys (800 - 650)

57
Q

6.116) Et hydrogenatom i energitilstanden E3 absorberer et foton som akkurat har stor nok energi til å ionisere atomet.

Hvor stor energi har fotonet?

Hvilken frekvens og bølgelengde svarer denne energien til?

A
  1. E3= 0.242 aJ = 2.42 * 10^-19 J
  2. E= hf

f= E/h=> 3.65 * 10^14 Hz = 365 THz

b.lengde= c/f=> 8.22 * 10^-7 = 822 nm

58
Q

6.124 *) En av spektrallinjene fra jern har bølgelengden (630.250 nm).

Hvilken bølgelengde vil vi observere for denne spektrallinjen i spektret til Capella, som har radialfarten (30 km/s) bort fra oss?

A
  1. V= c * b.lengde - b.lengde 0 / b.lengde 0

30 km/s = 8.33 m/s

b.lengde= (v*blengde 0 / c) + blengde 0 => (8.33 m/s * 630.250 * 10^-9 m / 3*10^8) + 630.250*10^-9 m = 6.3025 * 10^-9 m = 630.3 nm

59
Q

B-6.8 *) Når vi sender lys med bølgelengde (330 nm) gjennom natriumdamp, blir Na-atomer eksitert fra energinivå E1 til E4. Et slikt Na-atom kan avgi energien sin i tre steg: E4 - E3, E3 - E2 og E2 - E1. Overgangen E3 - E2 gir stråling med bølgelengde (1140 nm), og E2 - E1 gir (589 nm).

Hvilken bølgelengde gir overgangen E4 - E3?

(Bilde: E1 - E4, E4 - E3, E3 - E2, E2 - E1)

A

(se bilde av oppgave)

(1 b.lengde= 330 nm, 2 b.lengde= 589 nm, 3 b.lengde= 1140 nm, 4 b.lengde= ?)

E0= hf0=> hc/b.lengde 0

E1= E2 + E3 + E4

hc/1 (b.lengde) = hc/ 2 (b.l) + hc/3 (b.l) + hc/4 (b.l)

1/ 1(b.l) = 1/ 2 (b.l) + 1/3 (b.l) + 1/4 (b.l)

4 (b.l) = (1/ 1 (b.l) - 1/ 2 (b.l) - 1/3 (b.l)) ^-1

= (1/330 - 1/589 - 1/1140) ^-1

= (4.55 * 10^-4) ^-1

= 1 / 4.55 * 10^-4 = 2194 nm = 2.2 um

60
Q
A
61
Q
A
62
Q
A

Fysikk (3 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions