القسم ٩
الفيزياء الحديثة
Modern Physics
الكم وطاقة الفوتون E=h·f، التأثير الكهروضوئي ودالة الشغل، تأثير كومبتون ومبدأ هايزنبرغ، نموذج بور وطيف الهيدروجين، النموذج الكمي وموجات دي برولي، الليزر، وإلكترونيات الحالة الصلبة.
تدريب على أسئلة الفيزياء الحديثة
أسئلة بنك التحصيلي لهذا القسم
الأقسام الفرعية
أمثلة محلولة
مثال ١
جسمٌ متوهّج تضاعفت درجةُ حرارته المطلقة (بالكلفن)؛ فبكم تزداد القدرةُ الكلّية المنبعثة منه؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٢
في منتقي السرعة يمرّ الإلكترون دون انحراف عند تعامد مجالٍ كهربائي E = 3000 N/C مع مجالٍ مغناطيسي B = 0.002 T؛ فما سرعته بوحدة m/s؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٣
في تجربة رذرفورد (الرقاقة الذهبية)، ماذا استنتج من ارتداد القليل النادر من جسيمات ألفا بزوايا كبيرة؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٤
فوتون تردّده 1 × 10¹⁵ Hz، فما طاقته بوحدة الجول؟ (h = 6.626 × 10⁻³⁴ J·s)
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٥
سقط فوتون طاقته 5.23 eV على سطح فلز دالة شغله 2.13 eV، فما الطاقة الحركية للإلكترون المتحرّر بوحدة eV؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٦
إذا كان جهد الإيقاف لإلكترون كهروضوئي 2 V، فما طاقته الحركية العظمى بوحدة الجول؟ (q = 1.6 × 10⁻¹⁹ C)
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٧
بحسب مبدأ عدم التحديد لهايزنبرغ، أيُّ العبارات صحيحة؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٨
إذا كانت طاقة المستوى الأول في ذرة الهيدروجين −13.6 eV، فكم طاقة المستوى الثاني بوحدة eV؟
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ٩
السلسلة الطيفية الناتجة عن انتقال الإلكترون إلى المدار الثاني (n = 2) في ذرة الهيدروجين وتقع في الضوء المرئي تسمّى:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ١٠
الانبعاث الذي ينتج عنه فوتونان متطابقان في الطور والتردد، وهو أساس عمل الليزر، هو:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ١١
شبه موصل من النوع N يُحضَّر بإضافة ذرات ...
◎ توقّع الإجابة أولًا:
مثال ١٢
في النموذج الكمي للذرة، يُوصف موقع الإلكترون حول النواة بـ:
◎ توقّع الإجابة أولًا:
نصائح الإتقان
- • طاقة الفوتون E = h·f = h·cλ؛ والطاقة تزداد بزيادة التردد ونقصان الطول الموجي، و 1 eV طاقة إلكترون عبر فرق جهد 1 V.
- • في التأثير الكهروضوئي KE = E − W = h(f − f₀)؛ لا يتحرّر إلكترون إذا كان تردد الفوتون أقل من تردد العتبة f₀.
- • مستويات طاقة الهيدروجين En = −13.6n² (سالبة)؛ والانتقال إلى n = 1 ليمان (فوق بنفسجية)، n = 2 بالمر (مرئية)، n = 3 باشن (تحت حمراء).
- • الليزر ضوء مترابط من الانبعاث المحفَّز (فوتونان)، بخلاف الانبعاث التلقائي (فوتون واحد).
- • كلّما قلّت فجوة الطاقة زادت الموصلية؛ النوع N ذرات مانحة (سالب) والنوع P ذرات مستقبِلة (موجب).
أخطاء شائعة
- الخلط بين طاقة الفوتون E = h·f وطاقة الحركة الكهروضوئية: الطاقة الحركية = طاقة الفوتون ناقص دالة الشغل: KE = E − W.
- افتراض أن زيادة شدة الضوء تحرّر الإلكترونات مهما كان ترددها: لا تتحرّر الإلكترونات إلا إذا كان تردد الفوتون ≥ تردد العتبة f₀ مهما زادت الشدّة.
- عدّ مستويات طاقة الهيدروجين موجبة: مستويات الطاقة سالبة لأن الإلكترون مرتبط بالنواة، وتقترب من الصفر كلّما ابتعد المستوى.
- الظن أن العازل وشبه الموصل سواء في فجوة الطاقة: فجوة العازل كبيرة (أكبر من 5 eV) وفجوة شبه الموصل صغيرة (نحو 1 eV)، لذلك يوصّل شبه الموصل أفضل.