Atom-, mag- és kvantumfizika: atommodellek, radioaktivitás, kvantumjelenségek
Az atom-, mag- és kvantumfizika rész az atommodelleket, a fény kvantumos természetét, a radioaktív bomlásokat és a magenergiát vizsgálja. Az érettségin a bomlástörvény, a fotonenergia, a fotoeffektus és az energiamegmaradás magreakciókban a leggyakoribb.
Alapok
- Fotonenergia: E = hf = hc/λ; h = 6,63·10⁻³⁴ J·s, 1 eV = 1,60·10⁻¹⁹ J.
- Bohr-modell: ΔE = hf; az atomok vonalas színképe energiaszintek közötti átmenetből származik.
- Radioaktív bomlás: N = N0·(1/2)^(t/T), a felezési idő statisztikai jellemző. Alfa: A-4, Z-2; béta-mínusz: Z+1, A változatlan; gamma: csak gerjesztett állapot csökkenése.
- Magreakcióban a nukleonszám és a töltésszám megmarad; a tömegdefektusból ΔE = Δm·c².
Mintapélda
Egy 80 g tömegű radioaktív minta felezési ideje 5 nap. Mennyi marad 15 nap után? 15 nap = 3 felezési idő, ezért a maradék tömeg 80·(1/2)³ = 80/8 = 10 g. A bomlások száma nem csökken lineárisan: az első 5 nap alatt 40 g, a második alatt 20 g, a harmadik alatt 10 g bomlik el. Ez mutatja, hogy a felezési idő állandó, de az egységnyi időre jutó bomlások száma arányos a még jelenlévő atomok számával.
Csapdák
- A béta-mínusz bomlásnál a tömegszám nem változik, a rendszám eggyel nő; ezt sokan elrontják.
- A felezési idő nem azt jelenti, hogy a minta fele eltűnik, hanem hogy a magok fele bomlik el.
- A fotonenergiánál a hullámhosszt méterben kell behelyettesíteni, nem nm-ben.
- Az eV és J közötti átváltás elmaradása tipikus számolási hiba.