סיכומים משיעורי פיזיקה

#18- רמות אנרגיה, רדיואקטיביות🤩

דיברנו על האפקט הפוטואלקטרי, ראינו פוטונים מייננים. אך לא כל הפוטונים נעלמים.
לפעמים אפשר לירות אור בחומר, ויוצא מהחומר אור בצבע אחר. זה בעצם ספקטרוסקופיה! לכל חומר יש ספקטרום בליעה ופליטה והמדידה של הספקטרומים בכוכבים יכולה לקבוע מאיזה חומר הם עשויים ומה ריכוז החומר!

לרמה הבסיסית קוראים n=0. זה הרמה הכי נמוכה בשביל אלקטרונים להיות בה.
ויש רמה מעורערת. n=1, עלינו באנרגיה. נגיד יש לנו 5eV.
ורמה 2, נניח 9 אלקטרון וולט(eV).
וממשיכים, ממשיכים, ממשיכים... עד לרמת אנרגיה הכי גבוהה, כלומר אנרגיית יינון. זה אומר שזה אנרגיית הקשר של החומר. אם נקח פוטון עם בדיוק אנרגיה של 13 אלקטרון וולט ונעיף אותו לאלקטרון ברמת היסוד פה, הוא יקפוץ לרמת היינון, הוא מסיים את הקשר שלו, ונשאר עם אנרגיה קינטית 0.

אבל רגע! אני לא חייבת להגדיר את רמת היסוד בתור 0. מה אם אגדיר את רמת היינון בתור 0? ככה רמת היסוד תהיה -13 eV. זה בעייתי לכתוב דבר כזה? לא!
בקיצור, אנרגיית הקשר היא הפרש אנרגיית רמת היינון מאנרגיית רמת היסוד.
אבל נשמע מוזר שאפשר פשוט להחליט מה האנרגיה, נכון? אז בואו נראה מה קורה במכניקה. U=mgy. מה הy פה? אנחנו הגדרנו מערכת צירים בשביל לקבוע את הy, וכך אנחנו גם נוכל כשמדובר באלקטרונים!
בסופו של דבר, הΔE לא משתנה וזה מה שחשוב!

אבל למרות שאלקטרונים יכולים להיות ברמות גבוהות, אם הם יכולים להיות ברמה נמוכה הם יעדיפו להיות ברמה נמוכה. זה כמו שאם נשים כדורים בדלי, הכדורים לא יעופו למעלה, הם יהיו למטה. אבל אם אין מספיק מקום למטה, תמצאו כדורים יותר למעלה.

כשפוטון בא להציק לאלקטרון זה עדיין או הכל או כלום. ועכשיו, הוא לא חייב ליינן. מספיק לערער אותו לרמת אנרגיה אחרת. הפוטון מוציא אותו מהאיזון ומקפיץ את רמת האנרגיה שלו.
חשוב שרמת היסוד- הרמה הכי נמוכה היא הרמה הכי נמוכה שמותר לאלקטרון!
ופוטון יכול רק למסור את כל האנרגיה לערעור, מה שאומר שהפוטון הלא מיינן יכול לערער רק כשהאנרגיה שלו היא אנרגיה שמקפיצה לרמה!
כאשר הפוטון מיינן זה כבר האפקט הפוטואלקטרי. לא משנה מה אנרגיית הפוטון הוא עדיין נותן את כל האנרגיה שלו, והוא נתן בכל אחד מהמקרים האלה את כל האנרגיה בשביל היינון, ואז נתן לאלקטרונים אנרגיה קינטית.

ועכשיו, איך האלקטרון דועך? פוטון הקפיץ אלקטרון מרמת היסוד לרמה עם 9 לאקטרון וולט. הוא יכול לחזור מיד לרמת היסוד. אבל מה אם הוא לא רוצה? הוא יכול לרדת לרמה של 5 אלקטרון וולט, ואז לשחרר עוד 4 אלקטרון וולט כדי להגיע לרמת היסוד. ונקבל 2 צבעים!
כל הרמות האלה הם טביעות האצבע של יסודות! אין 2 חומרים עם אותו הרמות אנרגיה!

אבל מה קורה אם הקפצנו 3 רמות- מרמת היסוד לרמה 3?
האלקטרון יכול בשביל לחזור:
- לרדת רמה כל פעם
- לרדת רמה, ואז 2 רמות
- לרדת 2 רמות, ואז רמה
- לרדת את שלושתם ביחד.
מה הצבעים שנקבל מזה? ניתן לצמצם את ירידה מהשלישית לשניה ומהרמה הראשונה לרמת היסוד. למה? כי הוא יכול לעשות את זה מהפעם של לרדת רמה כל פעם, וגם מהאלה של רמה אחד ו2 רמות! מה שאומר שנקבל 6 צבעים אם נערער 3 רמות לאלקטרון.