سوال ۱۸ — سؤال ۱۸ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — دی ۱۴۰۴

الف) دو مورد از این سه مورد کافی است:

۱- یک فوتون وارد و دو فوتون خارج می‌شود.

۲- فوتون گسیل‌شده هم‌جهت با فوتون ورودی حرکت می‌کند.

۳- فوتون گسیل‌شده با فوتون ورودی همگام (هم‌فاز یا هم‌بسامد) است.

ب) یک مورد از این دو مورد کافی است:

۱- اگر الکترون نسبت به هسته ساکن فرض شود، بر اثر نیروی ربایش الکتریکی روی هسته سقوط می‌کند.

۲- اگر الکترون دور هسته بچرخد، طیفی پیوسته گسیل می‌کند و سرانجام روی هسته فرو می‌افتد.

الف) در گسیل القایی، الکترون در یک تراز برانگیخته است و فوتونی از بیرون می‌رسد که انرژی‌اش درست برابر اختلاف انرژی آن تراز و تراز پایین‌تر است. این فوتون جذب نمی‌شود، بلکه الکترون را «وادار» می‌کند به تراز پایین برود و فوتون دومی گسیل کند. ویژگی‌های این فرایند:

• یک فوتون وارد می‌شود و دو فوتون بیرون می‌آیند (فوتون ورودی و فوتون تازه).
• فوتون گسیل‌شده هم‌جهت با فوتون ورودی حرکت می‌کند.
• فوتون گسیل‌شده با فوتون ورودی همگام است؛ یعنی هم‌بسامد و هم‌فاز با آن است.

همین ویژگی‌ها پایهٔ کار لیزر است. نوشتن دو مورد از این سه مورد کافی است.

ب) در مدل رادرفورد، الکترون‌ها با نیروی ربایش الکتریکی به هستهٔ مثبت کشیده می‌شوند. این مدل نمی‌تواند پایداری اتم را توضیح دهد:

• اگر الکترون ساکن باشد، نیروی ربایش هسته آن را به سمت هسته می‌کشد و الکترون روی هسته سقوط می‌کند.
• اگر الکترون دور هسته بچرخد، حرکتش شتاب‌دار است و طبق فیزیک کلاسیک، بار شتاب‌دار موج الکترومغناطیسی تابش می‌کند. پس الکترون پیوسته انرژی از دست می‌دهد، طیفی پیوسته گسیل می‌کند و سرانجام به صورت مارپیچی روی هسته می‌افتد.

اما در واقع اتم‌ها پایدارند و طیف گسیلی آن‌ها خطی است، نه پیوسته. نوشتن یکی از این دو مورد کافی است.