Soveltavat tehtävät (151–157)

Tehtävä 151

SDSS J0018-0939 on Valaskalan tähdistössä sijaitseva tähti, jonka etäisyys Auringosta on n. 1000 valovuotta. Sen arvellaan olevan massiivinen ns. 2. sukupolven tähti. Alla on esitetty sen emissiospektrille mitattu intensiteettijakauma. Kuvaajan pystyakselilla on suhteellista intensiteettiä kuvaava suure ja vaaka-akselilla säteilyn aallonpituus Ångströmeina (1 Å = 10-10 m).

a) Laske tähden pinta-lämpötila spektrin intensiteettijakauman perusteella.

b) Selitä, mitä tarkoittavat kuvaajalle merkityt kohdat, kuten [[$ H_{\beta} $]]​, [[$ Mg $]]​ ja [[$ Na $]] [[$ D $]]​.

151

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

Tehtävä 152

Maan pinnalla oleva valonlähde emittoi valoa tasaisesti ympärilleen 1,0 watin teholla. Arvioi, kuinka monta fotonia valosta osuu sekunnissa Kuun pinnalle yhden neliömetrin suuruiselle pinta-alalle. Valon aallonpituudeksi voidaan olettaa 600 nm.

152

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

Tehtävä 153

Valosähköisen ilmiön tutkimuslaitteessa on valokenno, jonka katodia valaistaan yksivärisellä valolla. Elektrodien välistä jännitettä voidaan säätää. Taulukossa on valon aallonpituuksia ja vastaavat jännitteet U0, joilla sähkövirta lakkaa kulkemasta valokennon läpi. Määritä tulosten perusteella Planckin vakio ja katodimetallin irrotustyö. Mitä metallia katodi on? (Ylioppilastutkinnon fysiikan koe, syksy 2012)

[[$ \lambda $]] ​(nm) 611 588 525 505  472 
U0(V)  0,081 0,141 0,433 0,528 0,672

153

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

Tehtävä 154

Metallia valaistaan UV-valolla, jonka aallonpituus on 280 nm. Tällöin mitataan, että fotoelektronien virta saadaan lakkaamaan 2,8 voltin pysäytysjännitteellä. Mikä on suurin aallonpituus, jolla säteily kykenee irrottamaan elektroneja kyseisestä metallista?

154

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

Tehtävä 155

Aurinkokennossa valo irrottaa elektroneja puolijohteen niin kutsutulta valenssivyöhykkeeltä johtavuusvyöhykkeelle. Johtavuusvyöhykkeellä elektronit eivät ole enää sitoutuneet atomiin ja ne synnyttävät sähkövirtaa. Laske, kuinka suuri voi olla vyöhykkeiden välinen energia-aukko eli irrotustyö, jotta kenno voi toimia kaikilla näkyvän valon aallonpituuksilla.

155

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

Tehtävä 156

Radioaktiivinen bariumydin emittoi gammafotonin, jonka energiaksi mitataan 2030 keV. Ytimen massa on [[$ 2,26\cdot10^{-25}\text{ kg} $]]​. Kuinka suuri on ytimen nopeus välittömästi emission jälkeen? Oletetaan sen olevan alussa levossa.

156

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

Tehtävä 157

Maan etäisyydellä Auringosta on aurinkopurjeella varustettu testiluotain, jonka massa on 28,3 kg. Laske, kuinka suuri aurinkopurje luotaimessa tulisi olla, jotta auringon säteilypaine työntäisi luotainta poispäin Auringosta suuremmalla voimalla kuin millä Aurinko vetää luotainta puoleensa. Voit arvioida asiaa olettamalla kaikkien Auringon säteilemien fotonien aallonpituuden samaksi ja fotonien absorboituvan purjeeseen.

157

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.