Atomika

1. naloga
Fotoni imajo energijo 3.7 eV. Kolikšna je valovna dolžina ustrezne svetlobe?

2. naloga
Najmanjši svetlobni tok rumeno - zelene svetlobe z valovno dolžino 560 nm, ki ga zaznava človeško oko, je okoli 10^-16 W. Koliko fotonov na sekundo je to?

3. naloga
Rumeno svetlobo natrija sestavljata dve črti z valovnima dolžinama 589.0 nm in 589.6 nm, ki nastaneta pri prehodu atoma iz bližnjih vzbujenih stanj v osnovno stanje. Za koliko eV se razlikujeta energiji vzbujenih stanj?

4. naloga
V absorpcijskem spektru sončne svetlobe določimo absorpcijsko črto pri valovni dolžini 656 nm, ki jo pripišemo absorpciji v atomskem vodiku v sončni atmosferi. V katerem stanju so atomi vodika, ki lahko absorbirajo svetlobo z valovno dolžino 656 nm?

5. naloga
Kolikšni sta najmanjši valovni dolžini črt pri tretji in četrti seriji vodikovega spektra?

6. naloga
Atom zajame prost elektron, ki se giblje s kinetično energijo 25 eV, in ga "prestavi" v stanje z energijo - 45 eV. Vzamemo, da zajeti elektron odda energijo v enem paketu. Kolikšna je energija oddanega fotona?

7. naloga
Energije vzbujenih stanj nekega atoma so: W₁ = 0.0 eV, W₂ = 2.0 eV, W₃ = 4.0 eV, W₄ = 9.0 eV, W₅ = 14.2 eV. Kolikšna je valovna dolžina svetlobe, ki jo atom izseva pri prehodu iz četrtega v drugo vzbujeno stanje?

8. naloga
Natrijev atom odda pri prehodu iz prvega vzbujenega stanja v osnovno stanje svetlobo z valovno dolžino 589.0 nm, pri prehodu iz nekega višjega vzbujenega stanja v osnovno stanje pa svetlobo z valovno dolžino 342.7 nm. Kakšno valovno dolžino ima svetloba, ki jo atom absorbira ali odda pri prehodu med omenjenima vzbujenima stanjema? Kolikšne so ustrezne energije fotonov, izražene v elektronvoltih?

9. naloga
Kolikšno valovno dolžino mora imeti svetloba, da lahko ionizira natrijev atom, pri katerem je ionizacijska energija 5.1 eV?

10. naloga
Kolikšna je mejna valovna dolžina za fotoefekt pri kovini, ki ima izstopno energijo 3.9 × 10^-19 J?

11. naloga
Ionizacijska energija natrijevega atoma meri 5.1 eV. Koliko energije pa je treba, da ioniziramo atom, ki je že v prvem vzbujenem stanju? Natrijev atom odda pri prehodu iz prvega vzbujenega stanja v osnovno stanje svetlobo z valovno dolžino 589 nm.

12. naloga
Primerjaj povprečno translacijsko kinetično energijo plinske molekule pri temperaturi Sončne površine (približno 6000 K) z ionizacijsko energijo vodikovega atoma. Ali pričakuješ na osnovi te primerjave, da je na površini Sonca vodik pretežno ioniziran ali ne? Kaj pa v središču Sonca, kjer vlada temperatura okrog 10⁷ stopinj?

13. naloga
Ko osvetljujemo kovinsko katodo v fotocelici s svetlobo z valovno dolžino 380 nm, izstopajo iz nje elektroni z maksimalno kinetično energijo 1.1 eV. Kolikšna je izstopna energija za elektrone v kovini?

14. naloga
V rentgenski cevi pospešimo elektrone do polovice svetlobne hitrosti. Kolikšna je najmanjša valovna dolžina v spektru rentgenske svetlobe, ki nastane, ko se curek ustavi ob anodi?

15. naloga
Rentgenska cev obratuje pri napetosti 100 kV in pri toku 20 mA. Skoraj vsa kinetična energija elektronov pri vpadu na anodo gre za gretje anode. Za koliko se segreje hladilna voda, ki teče skozi anodo s tokom 5 l/min?

16. naloga
Kolikšna mora biti napetost na rentgenski cevi, da imajo rentgenski žarki najmanjšo valovno dolžino 0.10 nm?

17. naloga
Iz neke kovine lahko vpadna svetloba izbija elektrone, če je njena valovna dolžina krajša od 0.50 mm. Kolikšno je izstopno delo elektronov za to kovino? S kolikšno največjo kinetično energijo se iz nje izbijajo elektroni, če jo osvetljujemo s svetlobo valovne dolžine 0.42 mm?

18. naloga
Izračunajte energijo fotona, ki pripada elektromagnetnemu valovanju z valovno dolžino 0.10 nm.

19. naloga
Fotoni rentgenskih žarkov imajo energijo od 100 keV navzdol. Kolikšna je najmanjša valovna dolžina teh žarkov?

20. naloga
Izstopno delo cezija za elektrone je 1.9 eV. Kolikšna mora biti najmanjša energija fotonov, da ti še lahko izbijejo elektrone iz cezija? Kateri barvi pripadajo ti fotoni?

21. naloga
Da oko razloči svetlobo od teme, mora na zenico očesa pasti najmanj energijski tok 10^-16 W svetlobe. Približno koliko fotonov pade na zenico v sekundi v tem skrajnem primeru, če postavimo, da ima vsak foton energijo 2.1 eV (rumeno - zelena svetloba)?

22. naloga
Kolikšna mora biti anodna napetost rentgenske cevi, da dobimo rentgenske žarke z najmanjšo valovno dolžino 0.10 nm?

23. naloga
Rentgenska cev je priključena na napetost 25 kV. Kolikšna je največja energija fotonov, ki jih ta cev seva? Kolikšna je najmanjša valovna dolžina sevanja rentgenskih žarkov?

24. naloga
Kolikšno napetost moramo priključiti na rentgensko cev, da dobimo rentgenske žarke z valovno dolžino daljšo od 10 mm?

25. naloga
Kolikšno napetost moramo priključiti na rentgensko cev z molibdenovo anodo, da dobimo karakteristične rentgenske žarke, ki so posledica izbijanja elektronov iz notranje lupine K atomov molibdena? Elektron v tej lupini ima energijo - 20 keV.

26. naloga
Izstopno delo za kovino je 2.2 eV. Kolikšna je kinetična energija izbitih elektronov, če posvetimo na kovino s svetlobo, ki ima valovno dolžino 250 nm?

27. naloga
Najmanjša valovna dolžina v spektru rentgenske svetlobe je 6.2 × 10^-11 m. Kolikšna je anodna napetost?

28. naloga
Neka fotocelica oddaja elektrone samo, če posvetimo nanjo s svetlobo, ki ima valovno dolžino manjšo od 700 nm. S kolikšno največjo hitrostjo izstopajo elektroni iz katode, kadar jo osvetljujemo s svetlobo, ki ima valovno dolžino 400 nm?

29. naloga
Kolikšna valovna dolžina pripada curku elektronov, ki preletijo napetost 104 V?

30. naloga
Energija elektrona je enaka a) 500 eV, b) 1000 eV. Kolikšna je valovna dolžina pripadajočega valovanja?

31. naloga
Kolikšna je valovna dolžina nevtrona energije 1.0 eV?

32. naloga
Kapljica vode premera 0.0001 mm se giblje s hitrostjo 2.0 cm/s. Kolikšna je valovna dolžina valovanja te kapljice?

33. naloga
Kolikšna je vezavna energija jeder ¹⁶O, ⁵⁹Co in ²⁰⁸Pb. Atomske mase izotopov so po vrsti 15.99491u, 58.9519u in 208.04164u. Kolikšna je vezavna energija na nukleon?

34. naloga
Določite specifične vezalne energije jeder: ⁴He (4.00386), ¹⁶O (16.00000), ⁴⁰Ar (39.9755), ⁶³Cu (62.957), ¹⁰⁹Ag (108.949), ¹⁹⁷Au (197.039), ²³⁸U (238.131). Katero jedro je bolj stabilno.

35. naloga
Kolikšna je relativna atomska masa naravnega kisika? Podatki o njegovi izotopski sestavi so:
¹⁶O - 15.994915 - 99,76 %
¹⁷O - 16.999133 - 0,04 %
¹⁸O - 17.999160 - 0,20 %

36. naloga
Kolikšne so relativne atomske mase spojin H₂O, HDO, in D₂O? Relativna atomska masa kisika je 16.00.

37. naloga
Kolikšen je masni defekt delca alfa? Masa nevtrona je 1.008665u, protona 1.007825u, heliona pa 4.002603u?

38. naloga
Dopolnite reakcije:
¹⁰Be + ⁴He --> ¹³C + ...,
⁴⁰Ar + ⁴He --> ¹n + ...,
¹²C + ¹H --> ¹³N + ... .

39. naloga
Presodite, katere od spodaj naštetih reakcij so mogoče in katere ne: ⁶⁰Ni (alfa, n) ⁶³Zn, ⁶³Cu (p, 2n) ⁶²Zn, ⁷Li (alfa, n) ¹¹B, ¹²C (d, p) ¹³C.

40. naloga
Detektor počasnih nevtronov je števna cev napolnjena s plinom BF₃. Bor 10 absorbira počasne nevtrone in pride do jedrske reakcije ¹⁰B (n, alfa) ⁷Li. Koliko energije se pri tem sprosti? Masa jedra bora je 10 10.013370, nevtrona 1.008982, delca alfa 4.002775, masa jedra litija 7 pa 7.016577.

41. naloga
Koliko energije se sprosti pri fuziji elektrona in pozitrona?

42. naloga
Določite reakcijske energije naslednjih reakcij:
a) ¹²C (d, n) ¹³C (energija devterona je 4.5 MeV, ¹²C 12.00388, d 2.01472, p 1.00813, ¹³C 13.00756)
b) ¹¹B (n, alfa) ⁷Li (energija nevtrona je 8.26 MeV, ¹¹B 11.01290, n 1.00894, alfa 4.00386, ⁷Li 7.01816)

43. naloga
Z jedrsko reakcijo ⁶Li (d, n) ⁴He nastajajo helioni. Koliko gramov helija nastane za vsak porabljen gram litija 6?

44. naloga
Ugotovite, ali je reakcija ¹⁶O + n --> ¹⁶N + p eksotermična ali endotermična. Kolik je njen masni defekt? Masa jedra ¹⁶N je 16.006103u.

45. naloga
Izotop berilija ⁷Be je radioaktiven in razpada v litij ⁷Li. Za kateri razpad gre? Kolikšna je reakcijska energija?

46. naloga
Izotop bora ¹²B razpade z emisijo elektrona v izotop ogljika ¹²C. Kolikšna je maksimalna energija elektronov? Masi izotopov sta 12.0144u oziroma 12.0000u.

47. naloga
V radioaktivnem vzorcu je radioaktivni izotop z razpolovnim časom en mesec. Kolikšna je aktivnost vzorca po dveh in po treh mesecih, če je aktivnost ob pripravi 105 Bq? V kolikšnem času pade aktivnost na 1/128 prvotne?

48. naloga
V radioaktivnem vzorcu z razpolovnim časom 4 ure je v začetku 10²⁰ radioaktivnih jeder. Kolikšna je začetna aktivnost vzorca? Kolikšno energijo odda vzorec v 4 urah, če se pri posameznem razpadu sprosti 4.5 MeV? Kolikšna pa je oddana energija v 12 urah?

49. naloga
Radioaktivni vodik - tritij, ki nastaja v atmosferi pri reakcijah, ki jih sprožajo kozmični žarki, rabi pri določanju starosti organskih snovi ali vodnih zalog. Deleži radioaktivnega tritija v atmosferi, v površinskih vodah in v živih organizmih je približno konstanten. V snoveh, ki so izgubile stik z atmosfero za dalj časa, pa delež tritija pada. Tako so v stari steklenici vina ugotovili le 1/10 toliko tritija, kot ga je v svežem vinu. Pred koliko časa je bilo vino ustekleničeno? Razpolovni čas tritija je 12.33 let.

50. naloga
Koliki del začetnega števila radioaktivnih jeder razpade v treh razpolovnih časih?

51. naloga
Kolikšno aktivnost ima 5 g radia 226?

52. naloga
Potrebujemo radioaktivni izotop z aktivnostjo 4 GBq. Kolikšno aktivnost moramo naročiti, če vemo, da je dobavni rok 2 meseca, izotop pa ima razpolovni čas 1 mesec?

53. naloga
Imamo 2.0 g radioaktivnega tritija, ki razpada z razpolovnim časom 12.4 let. Po kolikšnem času ostane še 0.5 g tega izotopa?

54. naloga
V notranjost votle kovinske krogle položimo 10 g radia 226, ki seva helione. Kolikšen električni naboj se nabere na površini krogle v enem letu? Predpostavljamo stalno aktivnost radia. Vpliva elektronov iz radia in zraka ne upoštevamo.

55. naloga
Neki radioaktivni izotop oddaja vsako minuto 1.5 × 10¹² fotonov gama. Kolikšna je njegova aktivnost?

56. naloga
2.0 g nekega izotopa ima aktivnost 10 mCi (Ci - Curie, 1 Ci = 3.7 × 10¹⁰ Bq). Koliko delcev v sekundi odda 0.5 g tega izotopa?

57. naloga
Radioaktivni izotop kobalt 60 ima razpolovni čas 5.3 let in aktivnost 1.6 mCi. Kolikšna je njegova masa? Kolikšna je njegova aktivnost po dveh letih? 1 milicurie (mCi) je množina radioaktivne snovi, v kateri razpade 37 × 10⁶ jeder na sekundo.

58. naloga
Koliko tehta 1 mCi radioaktivnega ogljika 14? razpolovni čas ogljika 14 je 5700 let.

59. naloga
Če tarčo iz zlata, ki vsebuje jedra ¹⁹⁷Au, obsevamo z nevtroni, se nekatera jedra spremenijo v radioaktivna ¹⁹⁸Au. Ta so beta aktivna. Kateri izotop pri tem nastaja in kolikšna je največja kinetična energija emitiranih elektronov? Masa jedra ¹⁹⁸Au je 197.968231u, nastalega jedra 197.966756u, lastna masa emitiranega elektrona je 0.000549u.

60. naloga
Koliko kilovatnih ur energije bi dobili iz 1 kg urana, če bi se ves uran cepil? V uranu je 0.7 % urana 235. Pri vsaki cepitvi jedra urana 235 se sprosti povprečno energija 200 MeV.

61. naloga
Jedrski reaktor ima moč 800 MW. Pri razcepu urana ²³⁵U se sprosti energija 200 MeV.
a) Za koliko se zmanjša masa urana ²³⁵U v reaktorju vsako sekundo?
b) Koliko uranovih jeder ²³⁵U se razcepi na sekundo?
c) Koliko Wh energije odda reaktor v enem letu?

62. naloga
Neka jedrska elektrarna dela s toplotno močjo 1000 MW. Koliko urana 235 porabi na teden, če se pri cepitvi jedra ²³⁵U sprosti 200 MeV energije? Predpostavljamo, da se vsa sproščena energija v končni fazi spremeni v toploto.