Яка мінімальна швидкість електрона потрібна для його іонізації атома водню при прискорюючій анодній напрузі 13,6

Содержание: Iонізація атома водню

Пояснення: Iонізація - це процес, коли один атом або молекула стає іоном, тобто втрачає або набуває електрон(и). В задачі ми маємо електрон, який під дією анодної напруги повинен пришвидшитися так, щоб здійснити іонізацію атома водню.

Для визначення мінімальної швидкості електрона використаємо формулу Е = (1/2)mυ², де Е - енергія електрона, m - його маса, υ - швидкість.

Перетворимо формулу: υ = sqrt(2Е/m). Маса електрона m = 9,10938356 × 10⁻³¹ кг. Енергію електрона можна визначити за формулою E = qV, де q - заряд електрона, V - анодна напруга.

Заряд електрона q = 1,60217662 × 10⁻¹⁹ Кл. Підставимо ці значення в формулу швидкості: υ = sqrt(2qV/m).

отже, υ = sqrt(2 * 1,60217662 × 10⁻¹⁹ Кл * 13,6 В / 9,10938356 × 10⁻³¹ кг).

Підрахуємо це значення, отримаємо мінімальну швидкість електрона.

Приклад використання: Знайти мінімальну швидкість електрона для його іонізації атома водню при напрузі 13,6 В.

Порада: Перед розрахунками вивчіть значення констант та формули. Не забудьте перевірити одиниці вимірювання та коректно виконайте обчислення.

Вправа: Яка мінімальна швидкість потрібна для іонізації атома гелію при анодній напрузі 16,2 В?

Суть вопроса: Йонізація атома водню

Пояснення: Йонізація атома водню відбувається, коли електрон, знаходячись у низькому енергетичному стані (процес, який називається вільним рухом електрона), здатний перейти на вищий енергетичний рівень або зовсім з нього звільнитися, відокремлюючись від атома і утворюючи його позитивний іон.

Йонізація атома водню відбувається за допомогою електронної енергії, яка набувається електроном при прискорюючій анодній напрузі. Мінімальна швидкість електрона, яка необхідна для його йонізації атома водню, може бути обчислена за допомогою рівняння Кінетичної енергії електрона:

\[E = \frac{1}{2} m v^2\]

де E - енергія електрона, m - маса електрона, v - швидкість електрона.

Для йонізації атома водню енергія електрона повинна бути рівною або більшою за енергію йонізації, яка дорівнює 13,6 В (електронвольт, тобто енергія, яку набуває електрон при переході через напругу 1 В).

Отже, щоб знайти мінімальну швидкість електрона, ми можемо скористатися наступними кроками:

1. Перевести 13,6 В в джоулі (1 еВ = 1,6 * 10^-19 Дж).
2. Виразити швидкість електрона з рівняння кінетичної енергії, підставивши дані в рівняння.
3. Обчислити значення швидкості.

Приклад використання: Знайти мінімальну швидкість електрона для йонізації атома водню при прискорюючій анодній напрузі 13,6 В.

Рекомендації: Перш ніж розпочати розв"язок, впевніться, що маєте на увазі правильні фізичні константи та формули для роботи з енергією та швидкістю електрона.

Вправа: Обчисліть мінімальну швидкість електрона для йонізації атома водню при прискорюючій анодній напрузі 15 В.