Photoelectric Effect ကို ဆွေးနွေးသည့် ဥပမာမေးခွန်းများ
ဖိုတိုလျှပ်စစ်အာနိသင်သည် အလင်း သို့မဟုတ် လျှပ်စစ်သံလိုက်ရောင်ခြည်သည် ပစ္စည်းတစ်ခု၏ မျက်နှာပြင်မှ အီလက်ထရွန်များ ထုတ်လွှတ်ခြင်းကို ဖော်ပြသည့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဖြစ်စဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ၂၀ ရာစုအစောပိုင်းတွင် အဲလ်ဘတ်အိုင်းစတိုင်းမှ ပြုလုပ်ခဲ့သော သုတေသနသည် ဤဖြစ်စဉ်ကို ရှင်းပြရာတွင်နှင့် အလင်း၏ ကွမ်တမ်သီအိုရီကို လက်ခံရန် ဦးတည်စေရာတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ခဲ့သည်။ ဤဆောင်းပါးတွင် ဖိုတိုလျှပ်စစ်အာနိသင်နှင့် ဆက်စပ်နေသော ဥပမာပြဿနာများစွာနှင့်အတူ ၎င်းတို့၏ ဖြေရှင်းချက်များ၏ အသေးစိတ်ရှင်းလင်းချက်များကို ဆွေးနွေးပါမည်။
အခြေခံသီအိုရီ
ဥပမာပြဿနာများဆီ မဆက်သွားခင်မှာ photoelectric effect နဲ့ ဆက်စပ်နေတဲ့ အခြေခံသဘောတရားအချို့ကို ပြန်လည်သုံးသပ်ကြည့်ရအောင်။
၁။ ဖိုတွန်စွမ်းအင်- ဖိုတွန်၏စွမ်းအင်ကို \( E = h \nu \) ညီမျှခြင်းဖြင့် ပေးထားပြီး \( h \) သည် Planck ၏ ကိန်းသေ (\( h \approx 6.626 \times 10^{-34} \) Js) ဖြစ်ပြီး \( \nu \) သည် အလင်း၏ကြိမ်နှုန်းဖြစ်သည်။
၂။ အလုပ်လုပ်ဆောင်ချက် (\( \phi \)): အလုပ်လုပ်ဆောင်ချက်သည် ပစ္စည်း၏မျက်နှာပြင်မှ အီလက်ထရွန်များကို ဖယ်ရှားရန် လိုအပ်သော အနည်းဆုံးစွမ်းအင်ဖြစ်သည်။
၃။ အီလက်ထရွန်များ၏ အရွေ့စွမ်းအင်- ထုတ်လွှတ်လိုက်သော အီလက်ထရွန်များတွင် \( KE = h \nu – \phi \) ညီမျှခြင်းဖြင့် ပေးထားသော အရွေ့စွမ်းအင်ရှိသည်။
ဥပမာမေးခွန်း ၉
ဆိုးလ်
သတ္တုပြားတစ်ခုတွင် အလုပ်လုပ်ဆောင်ချက် \(4.5 \) eV ရှိသည်။ လှိုင်းအလျား \(200 \) nm ရှိသော အလင်းသည် ပြားပေါ်တွင် ထွန်းလင်းသည်။ ဆုံးဖြတ်ရန်-
၁။ အီလက်ထရွန်မှ စုပ်ယူသော ဖိုတွန်၏ စွမ်းအင်။
၂။ သတ္တုမျက်နှာပြင်မှ အီလက်ထရွန်များ ထွက်လာပါမည်လား။
၃။ ဟုတ်ကဲ့ဆိုရင် ထုတ်လွှတ်လိုက်တဲ့ အီလက်ထရွန်တွေရဲ့ အများဆုံး အရွေ့စွမ်းအင်က ဘယ်လောက်လဲ။
ပန်နီလီစီယန်
၁။ ဖိုတွန်စွမ်းအင် (\( E \)) ကို တွက်ချက်ပါ။
\[
E = \frac{hc}{\lambda}
\]
\( h \) သည် Planck ၏ ကိန်းသေဖြစ်ပြီး၊ \( c \) သည် အလင်း၏ အလျင် (c \approx 3 \times 10^8 \) m/s) နှင့် \( \lambda \) သည် အလင်း၏ လှိုင်းအလျားဖြစ်သည်။
\[
E = \frac{၆.၆၂၆ \times ၁၀^{-၃၄} \text{ Js} \times ၃ \times ၁၀^၈ \text{ m/s}}{၂၀၀ \times ၁၀^{-၉} \text{ m}}
\]
\[
E = \frac{1.9878 \times 10^{-25} \text{ Js}}{200 \times 10^{-9} \text{ m}}
\]
\[
E = ၉၉၃၉ x ၁၀^{-၁၉} J ၏ အဓိပ္ပါယ်မှာ J ၏ အဓိပ္ပါယ်ဖြစ်သည်။
\]
eV သို့ပြောင်းရန် \( 1 \text{ eV} = 1.602 \times 10^{-19} \text{ J} \) ကိုသုံးပါ။
\[
E = \frac{9.939 \times 10^{-19} \text{ J}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ J/eV}}
\]
\[
E \approx 6.2 \text{ eV}
\]
၂။ အီလက်ထရွန်များ ထုတ်လွှတ်မည်လား စစ်ဆေးပါ
ဖိုတွန်စွမ်းအင် (6.2 eV) သည် အလုပ်လုပ်ဆောင်ချက် (4.5 eV) ထက် ပိုများသောကြောင့် အီလက်ထရွန် ထွက်လာမည်ဖြစ်သည်။
၃။ အီလက်ထရွန်များ၏ အမြင့်ဆုံး အရွေ့စွမ်းအင်ကို တွက်ချက်ပါ။
\[
KE = E – \phi = 6.2 \text{ eV} – 4.5 \text{ eV} = 1.7 \text{ eV}
\]
ဥပမာမေးခွန်း ၉
ဆိုးလ်
\( 1.2 \times 10^{15} \) Hz ကြိမ်နှုန်းရှိသော အလင်းသည် \( 3 \) eV ၏ အလုပ်လုပ်ဆောင်ချက်ရှိသော သတ္တုမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် တောက်ပသည်။ အောက်ပါတို့ကို ဆုံးဖြတ်ပါ။
၁။ အီလက်ထရွန်မှ စုပ်ယူသော ဖိုတွန်၏ စွမ်းအင်။
၂။ သတ္တုမျက်နှာပြင်မှ အီလက်ထရွန်များ ထွက်လာပါမည်လား။
၃။ ဟုတ်ကဲ့ဆိုရင် ထုတ်လွှတ်လိုက်တဲ့ အီလက်ထရွန်တွေရဲ့ အများဆုံး အရွေ့စွမ်းအင်က ဘယ်လောက်လဲ။
ပန်နီလီစီယန်
၁။ ဖိုတွန်စွမ်းအင် (\( E \)) ကို တွက်ချက်ပါ။
\[
E = h \nu = ၆.၆၂၆ \times ၁၀^{-၃၄} \text{ Js} \times ၁.၂ \times ၁၀^{၁၅} \text{ Hz}
\]
\[
E = ၉၉၃၉ x ၁၀^{-၁၉} J ၏ အဓိပ္ပါယ်မှာ J ၏ အဓိပ္ပါယ်ဖြစ်သည်။
\]
eV သို့ ပြောင်းလဲခြင်း-
\[
E = \frac{7.9512 \times 10^{-19} \text{ J}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ J/eV}}
\]
\[
E \approx 4.97 \text{ eV}
\]
၂။ အီလက်ထရွန်များ ထုတ်လွှတ်မည်လား စစ်ဆေးပါ
ဖိုတွန်စွမ်းအင် (4.97 eV) သည် အလုပ်လုပ်ဆောင်ချက် (3 eV) ထက် ပိုများသောကြောင့် အီလက်ထရွန် ထွက်လာမည်ဖြစ်သည်။
၃။ အီလက်ထရွန်များ၏ အမြင့်ဆုံး အရွေ့စွမ်းအင်ကို တွက်ချက်ပါ။
\[
KE = E – \phi = 4.97 \text{ eV} – 3 \text{ eV} = 1.97 \text{ eV}
\]
ဥပမာမေးခွန်း ၉
ဆိုးလ်
လှိုင်းအလျား \(120 \) nm ရှိသော UV အလင်းသည် \(2.2 \) eV ၏ အလုပ်လုပ်သည့် လုပ်ဆောင်ချက်ရှိသော သတ္တုမျက်နှာပြင်ကို ထိမှန်ပါသည်။ တွက်ချက်ရန်-
၁။ eV ရှိ ဖိုတွန်စွမ်းအင်။
၂။ သတ္တုမျက်နှာပြင်မှ အီလက်ထရွန်များ ထွက်လာပါမည်လား။
၃။ ဟုတ်ကဲ့ဆိုရင် ထုတ်လွှတ်လိုက်တဲ့ အီလက်ထရွန်တွေရဲ့ အများဆုံး အရွေ့စွမ်းအင်က ဘယ်လောက်လဲ။
ပန်နီလီစီယန်
၁။ ဖိုတွန်စွမ်းအင် (\( E \)) ကို တွက်ချက်ပါ။
\[
E = \frac{hc}{\lambda}
\]
\[
E = \frac{၆.၆၂၆ \times ၁၀^{-၃၄} \text{ Js} \times ၃ \times ၁၀^၈ \text{ m/s}}{၂၀၀ \times ၁၀^{-၉} \text{ m}}
\]
\[
E = \frac{1.9878 \times 10^{-25} \text{ Js}}{120 \times 10^{-9} \text{ m}}
\]
\[
E = ၉၉၃၉ x ၁၀^{-၁၉} J ၏ အဓိပ္ပါယ်မှာ J ၏ အဓိပ္ပါယ်ဖြစ်သည်။
\]
eV သို့ ပြောင်းလဲခြင်း-
\[
E = \frac{1.6565 \times 10^{-18} \text{ J}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ J/eV}}
\]
\[
E \approx 10.34 \text{ eV}
\]
၂။ အီလက်ထရွန်များ ထုတ်လွှတ်မည်လား စစ်ဆေးပါ
ဖိုတွန်စွမ်းအင် (10.34 eV) သည် အလုပ်လုပ်ဆောင်ချက် (2.2 eV) ထက် ပိုများသောကြောင့် အီလက်ထရွန် ထွက်လာမည်ဖြစ်သည်။
၃။ အီလက်ထရွန်များ၏ အမြင့်ဆုံး အရွေ့စွမ်းအင်ကို တွက်ချက်ပါ။
\[
KE = E – \phi = 10.34 \text{ eV} – 2.2 \text{ eV} = 8.14 \text{ eV}
\]
နိဂုံး
ဓာတ်ပုံလျှပ်စစ်အကျိုးသက်ရောက်မှုဖြစ်စဉ်ကို ဖိုတွန်၏စွမ်းအင်ကိုတွက်ချက်ခြင်း၊ အီလက်ထရွန်တစ်ခုကို ပစ်ထုတ်နိုင်ခြင်းရှိမရှိစစ်ဆေးခြင်းနှင့် ပစ်ထုတ်လိုက်သော အီလက်ထရွန်၏ အမြင့်ဆုံးအရွေ့စွမ်းအင်ကို တိုင်းတာခြင်းကဲ့သို့သော ဥပမာပြဿနာများစွာမှတစ်ဆင့် သရုပ်ဖော်နိုင်ပါသည်။ ပြဿနာတစ်ခုစီကိုဖြေရှင်းရာတွင် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာယူနစ်များနှင့် ယူနစ်များအကြား ပြောင်းလဲမှုများကို သတိထားရန် လိုအပ်ပါသည် (ဥပမာ၊ ဂျိုးလ်မှ အီလက်ထရွန်ဗို့သို့)။ ခိုင်မာသောနားလည်မှုနှင့် သင့်လျော်သောအလေ့အကျင့်သည် ကွမ်တမ်ရူပဗေဒ၏ အရေးကြီးသောမဏ္ဍိုင်တစ်ခုဖြစ်သည့် ဓာတ်ပုံလျှပ်စစ်အကျိုးသက်ရောက်မှု၏ အခြေခံသဘောတရားများကို ကျွမ်းကျင်စေရန် ကူညီပေးပါလိမ့်မည်။
