سوال ۱۸ — سؤال ۱۸ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — شهریور ۱۴۰۵، نوبت صبح

الف) پدیدهٔ فوتوالکتریک

ب) ناتوانی در تبیین پایداری اتم یا ناتوانی در توجیه طیف خطی گسیل‌شده توسط اتم‌ها (بیان یک مورد کافی است).

پ) گسیل القایی

ت) نیروی هسته‌ای

الف) پدیدهٔ فوتوالکتریک. وقتی نوری با بسامد به اندازهٔ کافی زیاد به سطح فلز بتابد، فوتون‌های آن انرژی خود را به الکترون‌ها می‌دهند و الکترون‌ها از سطح فلز جدا می‌شوند. به این پدیده «اثر فوتوالکتریک» می‌گویند.

ب) در مدل رادرفورد، الکترون‌ها به دور هسته می‌چرخند. طبق فیزیک کلاسیک، ذرهٔ بارداری که شتاب دارد (مثل الکترونِ در حال چرخش) پیوسته تابش می‌کند و انرژی از دست می‌دهد؛ پس باید آرام‌آرام به هسته نزدیک شود و روی آن سقوط کند. بنابراین این مدل:

• نمی‌تواند پایداری اتم را توضیح دهد؛
• نمی‌تواند طیف خطی اتم‌ها را توضیح دهد، چون الکترونی که پیوسته انرژی از دست می‌دهد باید طیف پیوسته گسیل کند، نه چند طول موج معیّن.

نوشتن یکی از این دو کافی است.

پ) گسیل القایی. در لیزر، فوتونی که به اتمِ برانگیخته می‌رسد، آن را وادار می‌کند فوتونی هم‌انرژی، هم‌جهت و هم‌فاز با خودش گسیل کند. این گسیل القایی پشت سر هم تکرار می‌شود و باریکهٔ لیزری پرتوان و هم‌فاز را می‌سازد.

ت) نیروی هسته‌ای. نیروی هسته‌ای بین نوکلئون‌ها (پروتون–پروتون، نوترون–نوترون و پروتون–نوترون) تقریباً یکسان است و به بار الکتریکی بستگی ندارد. پس از نظر این نیرو، پروتون و نوترون تفاوتی ندارند؛ در حالی که از نظر نیروی الکتریکی متفاوت‌اند (نوترون بار ندارد).