حل الفيزياء الحديثة وأشباه الموصلات في فيزياء بالإجابات والشرح

1. أطيف انبعاث / من مستويات طاقة أقل إلى مستويات أعلى

   ليه دي غلطالنوع غلط — ده طيف امتصاص مش انبعاث؛ الغاز البارد بيمتص الضوء، مش بيطلع طيفه لوحده، فالاتجاه أقل→أعلى وحده مش بيكتمل.

2. بطيف انبعاث / من مستويات طاقة أعلى إلى مستويات أقل

   ليه دي غلطدي بتصف غاز متوهّر بيبعث لما الإلكترون ينزل من أعلى لأقل، بس عندنا مصدر مستمر وغاز بارد، فالنوع والاتجاه الاتنين غلط.

3. جطيف امتصاص / من مستويات طاقة أقل إلى مستويات أعلى الإجابة الصحيحة
4. دطيف امتصاص / من مستويات طاقة أعلى إلى مستويات أقل

   ليه دي غلطالنوع صح إنه امتصاص، بس الاتجاه غلط؛ الامتصاص دايمًا رفع للإلكترون من مستوى أقل لأعلى، والنزول من أعلى لأقل ده بيطلع طيف انبعاث.

ليه دي الصحالضوء المستمر يمر خلال الغاز البارد. ذرات الغاز تمتص طاقة من الفوتونات لترتفع من مستويات أقل إلى أعلى. الطيف الناتج هو طيف امتصاص (خطوط سوداء على خلفية قوس قزح).

لما ضوء مستمر من مصباح التنغستن يمرّ على غاز بارد، ذرات الغاز بتمتص الفوتونات اللي طاقتها بتطابق فروق مستوياتها، فالإلكترونات بترتفع من مستويات أقل لأعلى. الأطوال الموجية دي بتختفي من الطيف المستمر وتظهر كخطوط سودا على خلفية قوس قزح → طيف امتصاص. الطريقة: مصدر مستمر + غاز بارد = امتصاص (خطوط سودا)؛ غاز متوهّر لوحده = انبعاث (خطوط مضيئة).

1. أ٤:٥:٦

   ليه دي غلطدي نسبة درجات الحرارة نفسها T_X:T_Y:T_Z، بس السؤال بيسأل على الأطوال الموجية اللي بتناسب عكسي مع T.

2. ب٦:٥:٤

   ليه دي غلطدي نسبة درجات الحرارة معكوسة، كأنك حسبت \lambda زي T؛ والاتنين عكس بعض.

3. ج٨:١٠:١٢

   ليه دي غلطنفس نسبة ٤:٥:٦ مضروفة في ٢ — لسه نسبة درجات الحرارة مش الأطوال الموجية.

4. د١٥:١٢:١٠ الإجابة الصحيحة

ليه دي الصحقانون فيين: λmax × T = ثابت. درجات الحرارة 6000K, 5000K, 4000K. λx : λy : λz = (1/6000) : (1/5000) : (1/4000) = 10:12:15. لكن بالترتيب المعطى X(6000K) : Y(5000K) : Z(4000K) = 1/6 : 1/5 : 1/4 = 10:١٢:١٥. الخيار ب هو ٦:٥:٤ وهو نسبة درجات الحرارة المعكوسة. النسبة الصحيحة للأطوال الموجية هي ١٠:١٢:١٥.

قانون فيين بيقول \lambda_{\max}\cdot T=\text{ثابت}، يعني الطول الموجي لذروة الإشعاع بيتناسب عكسيًا مع درجة الحرارة. من الشكل، المنحنى اللي ذروته عند أكبر طول موجي (X) هو الأبرد، واللي ذروته عند أصغر طول موجي (Z) هو الأسخن. فنسبة الأطوال الموجية بتتبع 1/T وبتطلع \lambda_X:\lambda_Y:\lambda_Z=15:12:10. الطريقة: ميّز ترتيب درجات الحرارة من موقع الذروة، وبعدين اكتب نسبة الأطوال الموجية عكسية ليها.

1. أ-E/3

   ليه دي غلطالخيار الأول خطأ: يضرب في ١/٣ بدلاً من ٩.

2. ب-3E

   ليه دي غلطالخيار الثاني خطأ: يضرب في ٣ بدلاً من ٩.

3. ج-E/9

   ليه دي غلطالخيار الثالث خطأ: يقسم على ٩.

4. د-9E الإجابة الصحيحة

ليه دي الصحطاقة المستوى n في نموذج بور تتناسب مع 1/n². E₃ = E₁/9 → E₁ = 9×E₃ = 9×(-E) = -9E.

في نموذج بور لطاقة مستويات الهيدروجين: E_n = E_1/n²، والإشارة سالبة لأن الإلكترون مرتبط بالذرة. إذا كانت طاقة المستوى الثالث E₃ = -E، فإن E₃ = E₁/9. بضرب الطرفين في ٩ نحصل على E₁ = 9E₃ = -9E. لذلك طاقة المستوى الأول أكثر سالبية من طاقة المستوى الثالث بتسعة أمثال.