Moderna fizika
Moderna fizika na maturi provjerava fotoelektrični efekt, diskretne energetske razine, atomske spektre, radioaktivni raspad i odnos mase i energije. Zadaci su često numerički, ali traže i objašnjenje zašto klasična slika ne može objasniti pojavu.
Fotoni i atomi
- Energija fotona: E = hf = hc/λ.
- Fotoelektrični efekt: hf = W + Ek,max; struja nastaje samo ako je f veća od granične frekvencije.
- de Broglieva valna duljina: λ = h/p.
- Bohrov model vodika: En = -13,6 eV/n^2; prijelaz na nižu razinu zrači foton točno određene energije.
Radioaktivnost i relativnost
Zakon raspada: N = N0e^(-λt), a vrijeme poluraspada je T1/2 = ln2/λ. U raspadu vrijede očuvanje naboja i nukleonskog broja. Ekvivalentnost mase i energije daje E = mc^2; defekt mase objašnjava energiju vezanja jezgre.
Riješeni primjer
Foton valne duljine 500 nm ima energiju E = hc/λ. U prikladnim jedinicama hc ≈ 1240 eV·nm, pa je E ≈ 1240/500 = 2,48 eV. Ako je izlazni rad materijala 2,0 eV, najveća kinetička energija fotoelektrona je Ek,max = 2,48 - 2,0 = 0,48 eV. To je oko 7,7·10^-20 J; energiju u eV treba pretvoriti u joule ako se traži SI rezultat.
Zamke
Najčešće se brkaju eV i J te se zaboravi da intenzitet svjetlosti ne mijenja graničnu frekvenciju. Kod spektara treba razlikovati emisiju i apsorpciju, a kod raspada ne linearnu podjelu na pola nego eksponencijalni zakon. U nuklearnim jednadžbama provjerite zbroj masenih brojeva i naboja s obje strane.