Физика Главная страница Суббота | 07.12.2019 | 16:54 | RSS 

Наука мира

образовательный портал по физике
Сайт по физике Наука мира
Связь
Кнопка сайта

Наука мира - сайт Тихомолова Евгения

посмотреть другие

Опрос
Нужен ли проект "Портфолио"?
Всего ответов: 243
Статистика



Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Задачи по физике

Главная » Банк задач по физике » Олимпиадные задачи

Задача по физике №783
01.03.2013, 22:20

Условие

Если облучать медную пластину пучком однозарядных ионов , ускоренных разностью потенциалов  В, то происходит интенсивное распыление меди с поверхности пластины. Однако пучок электронов, ускоренных той же разностью потенциалов, никакого распыления не вызывает. Почему так происходит? Ответ обоснуйте количественно. Масса электрона  г, масса протона  г, заряд электрона  Кл, атомные массы аргона и меди равны, соответственно,  г/моль, г/моль. Чтобы выбить атом меди из кристаллической решётки, ему надо придать энергию не менее  эВ. Один электрон-вольт равен  Дж.  



Решение

Найдём энергию, которую может передать электрон атому меди при столкновении с ним. Максимальная энергия передаётся, очевидно, при лобовом соударении. Вводя для скоростей электрона и атома, запишем аналогичным образом законы сохранения импульса и энергии, и найдём из них импульс, который приобретает атом меди массой вследствие соударения: 

\begin{displaymath}
p=m_e(v-v')=\mathchoice{\displaystyle\frac{2M_{\rm {Cu}}m_e...
...le\frac{2M_{\rm {Cu}}m_ev}{m_e+M_{\rm {Cu}}}} \approx 2m_e v.
\end{displaymath}

Так как электрон ускоряется разностью потенциалов , то . С учётом этого , и приобретаемая атомом меди энергия 
\begin{displaymath}
E_1=\mathchoice{\displaystyle\frac{p^2}{2M_{\rm {Cu}}}}{\di...
...6m_p}} \vert e\vert U
\approx
3{,}4\cdot 10^{-2} \mbox{эВ}.
\end{displaymath}

Поскольку , то пучок электронов, ускоряемый данной разностью потенциалов, не может вызывать распыление атомов меди с поверхности пластинки.

Несколько иначе обстоит дело, если с атомом меди сталкивается однозарядный ион аргона, масса которого  близка к . С помощью аналогичных вычислений можно показать, что при таком столкновении атому меди передаётся энергия 

\begin{displaymath}
E_2 =
\mathchoice{\displaystyle\frac{4M_{\rm {Cu}}M_{\rm {...
...169}} \vert e\vert U \approx \vert e\vert U = 1000 \mbox{эВ}.
\end{displaymath}

Так как , то ионный пучок может вырывать атомы меди из пластинки, вызывая их распыление.  

Ответ

Энергия, которую может передать электрон атому меди при столкновении с ним, равна 

\begin{displaymath}E_1=\mathchoice{\displaystyle\frac{m_e}{16m_p}}{\displaystyle...
...approx 3{,}4\cdot 10^{-2} \mbox{эВ} \ll E_0 = 3{,}5 \rm {эВ},
\end{displaymath}

так что пучок электронов, ускоренный данной разностью потенциалов, не может вызывать распыление атомов меди с поверхности пластинки.

Ион аргона при столкновении с атомом меди может передать энергию 

\begin{displaymath}
E_2 = \mathchoice{\displaystyle\frac{4M_{\rm {Cu}}M_{\rm {A...
...rt e\vert U \approx \vert e\vert U = 1000 \mbox{эВ} \gg
E_0,
\end{displaymath}

и ионный пучок может вырывать атомы меди из пластинки, вызывая их распыление.

Добавил: Евгений | | Теги: решение задач, онлайн задачи, банк задач, задачи по физике, олимпиадные задачи, олимпиады по физике
Просмотров: 3186 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Личный кабинет
Наука мира


Ссылки
Поиск