Lai pārbaudītu, vai banknotes nav viltotas, izmanto ultravioletā starojuma avotu, kura jauda ir 4 W un gaismas viļņa garums 312 nm! Aprēķini, cik fotonu gaismas avots rada vienā sekundē!

Starojuma avota jauda ir vienāda ar enerģiju, kas tiek izstarota laika vienībā:

\(P = {E\over t} \implies E=Pt=4\cdot1=4\:\mathrm{J}\)  vienā sekundē izstarotā enerģija

\(E_0=hf=\frac{hc}{\lambda}=\frac{6,63\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^8}{312\cdot10^{-9}}=6,38\cdot10^{-19}\:\mathrm{J}\)  viena  fotona enerģija

\(N= { E\over E_0}={4\over6,38\cdot10^{-19}}\approx6,3\cdot10^{18}\:\)fotoni tiek izstaroti vienā sekundē

Uzdevumu var atrisināt, arī nerēķinot atsevišķā fotona enerģiju:

\(N = {E\over E_0}= {Pt\over{hf}}={Pt\lambda\over{hc}}={4\cdot1\cdot312\cdot10^{-9}\over{6,63\cdot10^{-34}\cdot}3\cdot10^8}\approx6,3\cdot10^{18}\) fotoni tiek izstaroti vienā sekundē

 

Uzdevuma izpilde eksāmenā - 14%

Vērtēšanas kritēriji

Šo uzdevumu vērtē līmeņos:

zina vai atrod formulu lapā aprēķina izteiksmes, konstanšu skaitliskās vērtības, izsaka lielumus pamatvienībās un veic aprēķinus, iegūstot pareizu rezultātu – 3 punkti;

pieļauj vienu kļūdu, piemēram, neizsaka nanometrus metros – 2 punkti;

pieļauj divas kļūdas, piemēram, sajauc frekvenci ar viļņa garumu un jaudu ar enerģiju – 1 punkts;

pieļauj trīs vai vairāk kļūdas – 0 punkti.

Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri

1. piemērs: risinājums novērtēts ar 3 punktiem

Image

2. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.

Image

3. piemērs: risinājumā tika pieļautas divas kļūdas. Pirmajā darbībā frekvences vērtībai jābūt \(9,6\cdot10^{14}\)Hz. Pēdējā darbībā, jaudu dalot ar enerģiju, rezultātam jābūt ar mērvienību s-1 (skaitītājā bija jābūt reizinājumam Pt). Risinājums novērtēts ar 1 punktu

Image

4. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (par izpratni par fotona enerģiju un jaudas saistību ar enerģiju)

Image

5. piemērs: risinājumā netiek demonstrēta izpratne par uzdevuma būtību un pamatjēdzieniem, tas novērtēts ar 0 punktiem

Image