Zestaw pytań teoretycznych przygotowujących do sprawdzianu z natury światła i budowy atomu.

1	Co to jest dżul?	To praca przy podniesieniu tabliczki czekolady o 1 m, czyli praca wykonana siłą 1 niutona na drodze 1 m.
2	Ile pracy wykonamy podnosząc 3 czekolady o 2 metry?	Ponosząc 3 czekolady o 1 m wykonamy 3 dżule pracy, a o kolejny metr znów 3 dżule. Razem 6 J. Czyli 3x2=6 Tzn. ilość niutonów trzeba przemnożyć przez ilość metrów. (Dlatego wzór na pracę jest , a dżula możemy zapisać jako )
3	Co to jest energia?	Zdolność do wykonania pracy.
4	Ile ciało ma energii?	Tyle ile pracy może wykonać, tzn. jeśli mogę wykonać 100 J pracy, to mam 100 J energii.
5	Jakie są rodzaje energii mechanicznej?	Kinetyczna - wynikająca z ruchu i potencjalna - wynikająca z położenia (np. z wysokości nad ziemią)
6	Jak można obliczyć ile energii ma w sobie chłopak o masie 80 kg biegnący z szybkością 5 m/s?	Ze wzoru
7	Co to jest elektronowolt?	To jednostka energii miliardy miliardów razy mniejsza od dżula, używana w odniesieniu do atomów i ich składników. To energia, którą uzyskuje elektron rozpędzony napięciem 1 V.
8	Dzięki jakiemu zjawisku odkryto, że światło rozchodzi się w niezmiernie małych porcjach, zwanych fotonami?	W zjawisku fotoelektrycznym, które polega na wybijaniu elektronów z powierzchni metalu przez światło.
9	Co to znaczy, że fotony mają jednocześnie naturę fal i cząsteczek?	To znaczy, że choć są falami, nie rozpływają się w przestrzeni, nie zanikają jak znane nam inne fale, np. fale na wodzie, ale potrafią dolecieć do nas z najodleglejszych zakątków wszechświata tak samo jak cząsteczki materii.
10	Dlaczego zjawisko fotoelektryczne dotyczy przede wszystkim metali?	Dlatego, że z metalu elektrony jest łatwo wybić. Najbardziej zewnętrzne elektrony atomów są już uwolnione z atomów i ruszają się swobodnie wewnątrz metalu. Tymczasem w izolatorach elektrony są uwięzione wewnątrz atomów.
11	Ile wynosi energia fotonów światła widzialnego?	światła czerwonego około 1,5 eV światła fioletowego około 3 eV
12	Który foton ma więcej energii - żółty czy zielony?	Zielony, bo w tęczy jest bliżej fioletowego. (Aby odpowiedzieć na takie pytanie wystarczy znać kolejność kolorów w tęczy)
13	Praca wyjścia dla pewnego metalu wynosi 1 eV. Jaką energię będzie miał elektron wybity z niego przez foton o energii 2,5 eV?	Praca wyjścia to energia potrzebna na wyrwanie elektronu z metalu. Z 2,5 eV, które elektron otrzymał pochłaniając foton, zostanie mu więc tylko 1,5 eV.
14	Foton światła niebieskiego nie jest w stanie wybić elektronu z pewnego metalu. Czy foton zielony jest w stanie? A fioletowy?	Zielony na pewno nie, bo jest słabszy od niebieskiego. O fioletowym, choć ma większa energię od niebieskiego, trudno coś powiedzieć, bo jego energia też może być niewystarczająca.
15	Co to jest stała Plancka?	To przelicznik, który z częstotliwości światła pozwala znaleźć energię fotonów, zgodnie ze wzorem: E=hf.
16	Dlaczego na Księżycu temperatura spada w nocy nawet do -150 stopni Celsjusza, mimo że księżycowy grunt nie ma kontaktu z powietrzem, a więc nie ma gdzie oddać swego ciepła?	Bo ciała stygną nie tylko tracąc ciepło przez bezpośredni kontakt, ale także przez promieniowanie, które w przypadku Księżyca leci prosto w Kosmos. Powierzchnia Ziemi stygnie wolniej niż Księżyca, bo zawarta w powietrzu para wodna i inne gazy cieplarniane zawracają część promieniowania podczerwonego powrotem ku Ziemi. Dlatego w pochmurne noce temperatura na Ziemi nie spada tak szybko jak w gwiaździste.
17	W jaki sposób można rozłożyć światło na wszystkie kolory?	Za pomocą pryzmatu, czyli wykorzystując zjawisko załamania światła (zmiany kierunku na skutek zmiany prędkości, która w szkle jest różna dla różnych kolorów). Za pomocą siatki dyfrakcyjnej, czyli wykorzystując zjawisko dyfrakcji (zakręcania światła za krawędzie szczeliny, które z kolei zależy od częstotliwości światła - światło czerwone ma najdłuższą falę, dlatego zakręca najbardziej)
18	Gdzie w życiu codziennym spotykamy rozszczepienie światła.	Tęcza - rozszczepienie spowodowane załamaniem światła przez krople deszczu. Płyta CD - rozszczepienie za pomocą dyfrakcji przy odbiciu od rowków płyty.
19	Co to jest widmo promieniowania?	To promieniowanie danego ciała rozłożone na wszystkie barwy.
20	Jakie ciała wysyłają widmo linowe?	Widmo liniowe wysyłają pojedyncze atomy, nie powiązane z innymi.
21	Na czym polega analiza widmowa?	Na zamianie w wysokiej temperaturze nieznanej substancji w gaz i dalszym grzaniu, aż rozbijemy cząsteczki chemiczne substancji na pojedyncze atomy. Wtedy porównując widmo tego gazu z widmami atomów pierwiastków, można ustalić jakie pierwiastki wchodziły w skład substancji.
22	Jak według Nielsa Bohra zbudowany jest najprostszy atom, atom wodoru?	Wokół protonu krąży elektron, który do dyspozycji ma tylko „dozwolone” orbity. Normalnie krąży na najniższej, a gdy coś go podrzuci na wyższą, po ułamku sekundy wraca tracąc uzyskaną energię w postaci fotonu.
23	Jak to możliwe, że elektron w atomie wodoru ma na pierwszej orbicie energię -13,6 eV?	Przyjmuje się, że energia elektronu stojącego nieruchomo poza atomem wynosi zero. Kiedy jest w atomie, jest uwięziony. Trzeba mu dostarczyć 13,6 eV by go uwolnić. To znaczy, że ma taki brak energii w stosunku do nieruchomego elektronu znajdującego się poza atomem.
24	Ile wynosi energia na drugiej orbicie?	Obliczamy ją ze wzoru: Czyli na drugiej orbicie brak energii jest już 4 razy mniejszy niż na pierwszej.
25	Ile wynosi promień atomu wodoru?	Około 0,5Å (gdzie Å=10^-10m)
26	Ile wynosi promień drugiej orbity?	Obliczamy go ze wzoru: rn = n^2r1 = 2^20.5 Å = 2 Å
27	Dlaczego elektron ma do dyspozycji tylko „dozwolone” orbity?	Ponieważ ma naturę korpuskularno-falową podobnie jak foton. Korpuskularną (tzn. cząsteczkową), bo nie rozmywając się potrafi się przemieszczać na dowolne odległości. Falową, bo ulega dyfrakcji i interferencji. Na przykład elektrony przechodząc przez szczelinę zakręcają za jej krawędź podobnie jak fotony. W atomie mamy zaś do czynienia z nakładaniem się (interferencją) jego fali samej na siebie. Okazuje się, że tylko na niektórych orbitach ta fala nie wygasza sama siebie.
28	Co to są fale materii de Broglie'a (de Broja)?	Są to fale przypisane każdemu ciału materialnemu. De Broglie powiedział, że każda poruszająca się cząstka materii ma właściwości falowe. Im coś się wolniej porusza, tym bardziej zakręca za przeszkody bo ma dłuższą falę, która obliczamy ze wzoru: Foton ma niezwykle małą masę, elektron znacznie większą, ale też niewielką, dlatego ich długości fal dają się wykryć doświadczalnie. Natomiast człowiek i inne obiekty makroskopowe(czyli widoczne gołym okiem) mają tak wielką masę w stosunku do elektronów, że fale są zbyt krótkie, by miały jakiś wpływ na ruch.
29	Co to są linie Fraunhoffera?	To ciemne linie na tle widma ciągłego Słońca i innych gwiazd. Powstają przez pochłonięcie niektórych kolorów przez atomy atmosfery Słońca lub gwiazdy.
30	Dlaczego widmo absorpcyjne jest odwróceniem widma emisyjnego?	Bo atomy mogą tylko takie fotony pochłaniać, jakie same mogą wysyłać.
31	Elektron pochłonął foton dzięki czemu podskoczył z pierwszej orbity na 5? Ile różnych fotonów może wysłać przy powrocie.	Elektron może przeskakiwać w dół tak jak człowiek po schodach, tylko że tu poszczególne stopnie nie mają tej samej wysokości. Im wyższe tym mniej różnią się energią. Dlatego kroki fotonu przy przejściu z poziomu 5 na 4 i 4 na 3 będą innej wielkości i inne fotony wtedy powstaną. Kolorem niebieskim zaznaczyłem wszystkie rodzaje kroków, które może wykonać elektron. Są cztery, gdy schodzi schodek po schodku, trzy takie że przeskakuje jeden schodek, dwa że przeskakuje dwa schodni i jeden kiedy skacze od razu z samej góry na sam dół. A więc 4+3+2+1= 10.
32	Co robią atomy z pochłoniętymi fotonami?	„Rozmieniają na drobne” tak jak w powyższym przypadku rozkładają na kilka mniejszych i wysyłają w przypadkowym kierunku (a więc zazwyczaj innym niż poruszał się pochłonięty foton) To dlatego niektóre kolory nie dolatują na Ziemię za Słońca.
33	Czym jest widmo absorpcyjne?	To widmo ciągłe (tęcza) pozbawione niektórych kolorów przez substancję, przez którą przepuszczono światło.
34	W jaki sposób odkryto hel?	Badając widmo Słońca. Zauważono, że żaden ze znanych na Ziemi pierwiastków nie daje pewnych ciemnych linii, które są widoczne na tęczy. Dopiero potem znaleziono hel na Ziemi.
35	Czym jest ogień?	To palące się gazy (spalanie polega na łączeniu się z tlenem i wytwarzaniu wysokiej temperatury)
36	Dlaczego ogień i inne ciała o wysokiej temperaturze świecą?	Ponieważ w wysokiej temperaturze cząsteczki się szybko ruszają i przy zderzeniach podbijają elektrony na wyższe orbity.

---