Szóbeli VI. Atomfizika, magfizika

VI. Atomfizika, magfizika

17. A fényelektromos jelenség

Témakör

Elmélet:


Feladat:
Ultraibolya fény cinklemezre gyakorolt hatásának tanulmányozása – elvégzendő kísérlet vagy letölthető film
Negatív töltésekkel feltöltött cinklemezt ultraibolya fényforrással világítunk meg.
Vizsgáljuk meg, hogyan hat a cinklemez töltéseire az UV-forrás (kvarclámpa) fénye!

Szükséges eszközök:
Elektroszkóp; cinklemez; szigetelő állvány; vezető krokodilcsipesszel; üveg- és műanyag rúd; a dörzsöléshez bőr vagy újságpapír, illetve gyapjú vagy selyem; UV-forrás. Ha az eszközök nem állnak rendelkezésre, a kísérlet filmen is letölthető.

A kísérlet leírása:
A cinklemezt rögzítse szigetelő állványhoz, majd kösse össze az elektroszkóppal! A műanyag rúd segítségével töltse fel a cinklemezt negatív töltésekkel, majd bocsásson rá ultraibolya sugárzást! Figyelje meg, mit jelez az elektroszkóp mutatója!
Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy az elektroszkópot a bőrrel dörzsölt üvegrúd segítségével tölti fel!

b)
• Röviden vázolja fel a XIX–XX. századforduló idején a fizika tudományának helyzetét!
• Fogalmazza meg Planck kvantumhipotézisét!
• Kísérlet: Végezzen el egy egyszerű – a szemléltető ábrán látható – demonstrációs kísérletet!
• Értelmezze a fotoeffektust a fény és az anyag kölcsönhatása alapján!
• Ismertesse a fotocella működésének elvét a mellékelt kapcsolási rajz felhasználásával! Soroljon fel legalább két példát a fotocella gyakorlati alkalmazására!
• A fotocella mellékelt áramerősség–feszültség grafikonja alapján mutassa be a fotoeffektus legalább egy olyan problémáját, amely a fény hullámelméletének ellentmondott!
• Fogalmazza meg Einstein fotonhipotézisét, és ez alapján magyarázza meg a hullámelméletnek ellentmondó kísérleti eredményeket!
• Méltassa Einstein hipotézisének jelentőségét a fény és a korpuszkuláris anyag kettős természetének megismerése szempontjából!
Eszközök: elektroszkóp, ebonit rúd vagy dörzsgép (esetleg Van de Graaf generátor), cinklap, UV-fényforrás, kapcsolási rajz, grafikon, szemléltető ábra.

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A modern fizika születése körülményeinek ismertetése, Planck szerepe.	8
Planck hipotézisének megfogalmazása.	5
A fényelektromos jelenség ismertetése és a kísérlet elvégzése.	3 + 4
A jelenség értelmezése fotonokkal (vagy anélkül) az energiaátadás alapján.	7
A fotocella működésének ismertetése mellékelt kapcsolási rajz alapján. Két gyakorlati alkalmazás.	5 + 2 x 2
A fotoeffektus problémáinak tárgyalása a kiadott grafikonok alapján.	3 x 2
Einstein fotonhipotézisének megfogalmazása, a problémák értelmezése.	4 + 4
Einstein fotonhipotézisének méltatása (Nobel-díj).	5
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

18. Az atommag összetétele, radioaktivitás

Témakör
Természetes radioaktivitás, maghasadás, atomerőmű
Elmélet:
Az atommag összetétele, izotóp fogalma, nukleáris kölcsönhatás jellemzői, tömeghiány, radioaktív sugárzások típusai, tulajdonságai, a bomlások során a rendszám és tömegszám változásai, felezési idő fogalma, a sugárzások környezetre gyakorolt hatása, orvosi alkalmazás, mesterséges magátalakítás létrejötte, láncreakció elve, szabályozatlan és szabályozott láncreakció (atombomba, atomerőmű).

Feladat:
Bomlási sort bemutató grafikon elemzése – grafikonelemzés

Szempontok az elemzéshez:
Mit jelölnek a számok a grafikon vízszintes, illetve függőleges tengelyén? Mi a kiinduló elem és mi a végső (stabil) bomlástermék? Milyen bomlásnak felelnek meg a különböző irányú nyilak, hogyan változnak a jellemző adatok ezen bomlások során? Hány bomlás történik az egyik és hány a másik fajtából?
b)
• Ismertesse a természetes radioaktivitás háromféle sugárzásának keletkezését!
• A mellékelt ábrán magyarázza el, hogyan választhatók szét az egyes komponensek!
• Definiálja az aktivitás fogalmát! Adja meg az aktivitás jelét, egységét és annak elnevezését!
• Vegye sorra, milyen tényezőktől függ egy radioaktív anyag aktivitása! Fogalmazza meg a bomlási törvényszerűséget!
• Értelmezze a mellékelt N–t grafikont!
• Definiálja a felezési idő fogalmát az ábra felhasználásával!
• Mutassa be a mellékelt ábra alapján, hogyan alakul ki egy-egy radioaktív bomlási sor! Keresse meg, hogy a 226Ra és a 222Rn magok melyik bomlási sornak a tagjai! Nevezze meg, milyen kapcsolat van a két atommag között!
• Nevezze meg a radioaktív bomlás elméletének kidolgozóját és az elmélet születésének évtizedét!
Eszközök: Sugárzások szétválasztását szemléltető ábra, N–t grafikon, bomlási sor A–Z grafikonja.

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A sugárzások keletkezésének és az atommagok felbomlásának ismertetése.	2 x 2 + 2 x 2
Az aktivitás definíciója, jele, egysége és elnevezése.	3 + 3 x 2
A bomlási törvényszerűség megfogalmazása (esetleg képlet felírása).	3 x 2
Az N–t grafikon értelmezése.	7
A felezési idő definíciója ábra alapján.	5
A bomlási sor táblázat értelmezése, az adott izotópok megkeresése (anya-leány elem viszony felismerése).	3 x 4
A bomlás elméletének felfedezője (Rutherford), a XX. Század első évtizede.	5 + 3
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60