Izotópszétválasztás lézerrel
Hogyan működik a lézeres izotópszétválasztó berendezés?
Hogyan lehet a különböző tömegszámú, tehát eltérő tömegű izotópokat elválasztani egymástól?
A lézeres izotópszétválasztás azon alapul, hogy az egyes izotópok ionizációs energiája különböző. Így, ha lézerrel sugározzuk be az izotópokat tartalmazó gázkeveréket, csak azok az izotópatomok alakulnak ionná, amelyek ionizációjához szükséges energiáját a lézerfotonok fedezni tudják.
3*1015 1/s frekvenciánál a bal oldali (piros), 6*1015 1/s frekvenciánál a középső (kék) részecske változik.
A frekvenciát növelni és csökkenteni is lehet a csúszka segítségével.
1. feladat
Indítsd el alapbeállításokkal a szimulációt!
a) Mekkora a legkisebb és a legnagyobb energiája a fotonoknak? A fotonok energiája az E = hf képlettel számítható, ahol h a Planck-állandó, f a foton frekvenciája.
b) Határozd meg egy darab nátriumatom (Na) ionizációs energiáját, ha tudjuk, hogy Ei = 502 kJ/mol!
c) Ionizálható-e a lézersugár legkisebb energiájú fotonjával a nátriumatom?
2. feladat
Értelmezd az alábbi fogalmakat:
- alapállapot,
- gerjesztett állapot,
- ionizáció,
- ionizációs energia!
3. feladat
Növeld fokozatosan, egyesével a szimulációban a fotonok frekvenciáját! Figyeld meg, mi történik a különböző színű izotópokkal!
a) Milyen frekvenciánál, mely részecskével történik változás?
b) Mi változik meg az izotóprészecskéknél?
4. feladat
Gondolkozz!
Miért lehet a különböző izotópokat elválasztani így egymástól annak ellenére, hogy azonos anyagi minőségűek?
5. feladat
Hogyan függ össze az ionizációs energia értéke az atom periódusos rendszerbeli helyével?
a) Hogyan változik csoportonként (oszloponként)?
b) Hogyan változik egy perióduson belül (soronként)?
c) Miért kiugróan magas a nemesgázok első ionizációs energiája?
d) Lehetséges, hogy egy atomnak második, harmadik, ... ionizációs energiája is létezik?