Koska elektronin oletetaan olevan perustilassa sen ionisaatioenergia on 13,6 ev:

Samankaltaiset tiedostot
:n perustilaan energiasta. e) Elektronien ja ytimien välinen vuorovaikutusenergia H 2

1. Oletetaan, että protonin ja elektronin välinen vetovoima on verrannollinen suureeseen r eikä etäisyyden neliön käänteisarvoon

Miehitysluvuille voidaan kirjoittaa Maxwell Boltzmann jakauman mukaan. saamme miehityslukujen summan muodossa

λ x = 0,100 nm, Eγ = 0,662 MeV, θ = 90. λ λ+ λ missä ave tarkoittaa aikakeskiarvoa.

i ni 9 = 84. Todennäköisin partitio on partitio k = 6, k k

9 Lukumäärien laskemisesta

F e. R kertaa ioniparien lukumäärä N. Kun laskemme tämän yhteen Coulombin attraktioenergian kanssa saamme kiteen kokonaisenergiaksi.

C (4) 1 x + C (4) 2 x 2 + C (4)

MAB7 Talousmatematiikka. Otavan Opisto / Kati Jordan

dx = d dψ dx ) + eikx (ik du u + 2ike e ikx u i ike ikx u + e udx

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Tilastollinen päättely II, kevät 2018 Harjoitus 6A Ratkaisuehdotuksia.

LIITTEET Liite A Stirlingin kaavan tarkkuudesta...2. Liite B Lagrangen kertoimet...3

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuja viikolle 5. ( ) Jeremias Berg

4.7 Todennäköisyysjakaumia

1 Eksponenttifunktion määritelmä

1. (Jatkoa Harjoitus 5A tehtävään 4). Monisteen esimerkin mukaan momenttimenetelmän. n ne(y i Y (n) ) = 2E(Y 1 Y (n) ).

Matematiikan tukikurssi

2.8 Mallintaminen ensimmäisen asteen polynomifunktion avulla

tasapainotila saavutetaan kun vuo aukon läpi on sama molempiin suuntiin

Tämä merkitsee geometrisesti, että funktioiden f

Laskennallisen kombinatoriikan perusongelmia

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 1. viikolle /

j = I A = 108 A m 2. (1) u kg m m 3, (2) v =

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 1, MALLIRATKAISUT

S Fysiikka IV (Sf) tentti

Luku 2. Jatkuvuus ja kompaktisuus

Tehtävä 3. Määrää seuraavien jonojen raja-arvot 1.

1. osa, ks. Solmu 2/ Kahden positiivisen luvun harmoninen, geometrinen, aritmeettinen ja + 1 u v 2 1

Ortogonaalisuus ja projektiot

Tehtävä 2 Todista luennoilla annettu kaava: jos lukujen n ja m alkulukuesitykset. ja m = k=1

J1 (II.6.9) J2 (X.5.5) MATRIISILASKENTA(TFM) MALLIT AV 6

Kiinteätuottoiset arvopaperit

V. POTENSSISARJAT. V.1. Abelin lause ja potenssisarjan suppenemisväli. a k (x x 0 ) k M

ν = S Fysiikka III (ES) Tentti Ratkaisut

Insinöörimatematiikka IA

Matematiikan tukikurssi

RATKAISUT x 2 3 = x 2 + 2x + 1, eli 2x 2 2x 4 = 0, joka on yhtäpitävä yhtälön x 2 x 2 = 0. Toisen asteen yhtälön ratkaisukaavalla saadaan

Kolmivaihejärjestelmän oikosulkuvirran laskemista ja vaikutuksia käsitellään standardeissa IEC-60909, , , 60781, ja

Äärettämän sarjan (tai vain sarjan) sanotaan suppenevan eli konvergoivan, jos raja-arvo lims

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 1, ratkaisut Maanantai

Kvanttifysiikan perusteet 2017

1 4πε. S , FYSIIKKA IV (Sf) Kevät 2005, LHSf5. Ratkaisut

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 2, ratkaisuehdotukset. Johdanto differenssiyhtälöiden ratkaisemiseen

2 avulla. Derivaatta on nolla, kun. g( 3) = ( 3) 2 ( 3) 5 ( 3) + 6 ( 3) = 72 > 0. x =

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto ja esimerkkejä ym., osa I

III. SARJATEORIAN ALKEITA. III.1. Sarjan suppeneminen. x k = x 1 + x 2 + x ,

Klassisen fysiikan ja kvanttimekaniikan yhteys

Eräs matematiikassa paljon hyödynnetty summa on ns. luonnollisten lukujen neliöiden summa n.

Luku 11. Jatkuvuus ja kompaktisuus

1. Harjoituskoe. Harjoituskokeet. 1. a) Valitaan suorilta kaksi pistettä ja määritetään yhtälöt. Suora s: (x 1, y 1 ) = (0, 2) (x 2, y 2 ) = (1, 2)

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Noora Nieminen. Hölderin epäyhtälö

Ennen kuin mennään varsinaisesti tämän harjoituksen asioihin, otetaan aluksi yksi merkintätekninen juttu. Tarkastellaan differenssiyhtälöä

( ) k 1 = a b. b 1) Binomikertoimen määritelmän mukaan yhtälön vasen puoli kertoo kuinka monta erilaista b-osajoukkoa on a-joukolla.

Talousmatematiikan verkkokurssi. Koronkorkolaskut

S , Fysiikka IV (ES) Tentti

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 5, harjoitustenpitäjille tarkoitetut ratkaisuehdotukset

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto ja esimerkkejä ym., osa I

q =, r = a b a = bq + r, b/2 <r b/2.

2 Taylor-polynomit ja -sarjat

Ryhmän osajoukon generoima aliryhmä ja vapaat ryhmät

funktiojono. Funktiosarja f k a k (x x 0 ) k

S Fysiikka III (EST) Tentti ja välikoeuusinta

Matemaattinen Analyysi

xe y = ye x e y + xe y y = y e x + e x y xe y y y e x = ye x e y y (xe y e x ) = ye x e y y = yex e y xe y e x = x 3 + x 2 16x + 64 = D(x)

[ ] [ 2 [ ] [ ] ( ) [ ] Tehtävä 1. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2( ) = 1. E v k 1( ) R E[ v k v k ] E e k e k e k e k. e k e k e k e k.

EX1 EX 2 EX =

S Laskennallinen systeemibiologia

Matematiikan tukikurssi

RATKAISUT: 10. Lämpötila ja paine

Tilastolliset menetelmät: Varianssianalyysi

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

8. Ortogonaaliprojektiot

Tehtävä 11 : 1. Tehtävä 11 : 2

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 1 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Kompleksilukujen alkeet

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 5 (6 sivua)

Nyt n = 1. Tästä ratkaistaan kuopan leveys L ja saadaan sijoittamalla elektronin massa ja vakiot

HY, MTL / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIb, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

z z 0 (m 1)! g(m 1) (z0) k=0 Siksi kun funktioon f(z) sovelletaan Cauchyn integraalilausetta, on voimassa: sin(z 2 dz = (z i) n+1 k=0

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Tehtäviä neliöiden ei-negatiivisuudesta

Mat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007

2 = +. Osoita, että palauttava voima, joka. 4πε. or r

Epäyhtälöoppia matematiikkaolympialaisten tehtäviin

Eksponentti- ja logaritmiyhtälö

Johda jakauman momenttiemäfunktio ja sen avulla jakauman odotusarvo ja varianssi.

4.3 Signaalin autokorrelaatio

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO

S FYSIIKKA IV (ES), Koulutuskeskus Dipoli, Kevät 2003, LH4. Bohrin vetyatomimallin mukaan elektronin kokonaisenergia tilalla n on. n n.

Joulukuun vaativammat valmennustehtävät ratkaisut

Tehtävä 1. Voidaanko seuraavat luvut esittää kahden neliön summina? Jos voidaan, niin kuinka monella eri tavalla? (i) n = 145 (ii) n = 770.

K-KS vakuutussumma on kiinteä euromäärä

n = = RT S Tentti

Kertausosa. Kertausosa. 4. Sijoitetaan x = 2 ja y = 3 suoran yhtälöön. 1. a) Tosi Piste (2,3) on suoralla. Epätosi Piste (2, 3) ei ole suoralla. 5.

, sanotaan niiden sääntöjen ja menetelmien kokonaisuutta, joilla otos poimitaan määritellystä perusjoukosta.

Kertaa tarvittaessa induktiota ja rekursiota koskevia tietoja.

S , Fysiikka III (ES) Tentti Tentti / välikoeuusinta. Laaditaan taulukko monisteen esimerkin 3.1. tapaan ( nj njk Pk

Todennäköisyyslaskenta IIa, syys lokakuu 2019 / Hytönen 1. laskuharjoitus, ratkaisuehdotukset

Transkriptio:

LH0- H vetyioi perustila eergia (ytimie välimata, 06 Å) eergia verrattua systeemii, jossa perustilassa oleva vetyatomi ja H -ioi ovat äärettömä auaa toisistaa o,65 ev Lase a) H : eergia verrattua systeemii H H e - (asi protoia ja eletroi äärettömä auaa toisistaa) b) H e - : eergia H H atomie suhtee c) H : ioisaatioeergia, u tiedetää se dissosiaatioeergia oleva 448 ev d) Ytimie Coulombi repulsio osuus H : perustilaa eergiasta e) letroie ja ytimie välie vuorovaiutuseergia H : perustilassa Huom A B taroittaa osat A ja B äärettömä auaa toisistaa! a) H ioi hajoitetaa esi protoisi ja cetyatomisi, joa jälee vetyatomi ioisoidaa Kosa eletroi oletetaa oleva perustilassa se ioisaatioeergia o,6 ev: H = H H - 65, ev = H e- 6eV H -,65eV = H H e-6,5ev b) Vetyioi hajoitetaa esi protoisi ja eutraalisi vedysi, joa jälee vapaa eletroi aetaa protoille Viimeisessä vaiheessa saadaa taaisi eletroi sideoseergia perustilassa: H e= H H - 65, ev e= H H 6, ev -65, ev = H H 0, 95eV c) Neutraali vetymoleyyli dissosioidaa, toie vetyatomeista ioisoidaa, joa jälee protoi ja vetyatomi aetaa muodostaa vetymoleyyli-ioi: H = H H- 448, ev = H H e-6 ev -448 ev = H, 65eV e-, 6eV -4, 48eV = H e-5, 4eV e) Ytimie coulombi repulsio saadaa yhtälöstä ( r =, 06 Å) e p = =,ev 6 4pe 0r Tämä ei ole taraa sama ui vetyatomi perustila eergia itseisarvo! f) Kohdasta d) saadaa H = H H, 6eV Kohdasta a) saadaa H = H H e- 6, 5eV, josta edellee : H = H -, 6eV e-6, 5eV = H e-9, 85eV

LH0- a) Litiumfluoridilla, LiF, o NaCl-raee Lähiaapurietäisyys o 0,04 m Lase LiF: oheesioeergia olettae, että repulsioespoetti o = 9 b) LiF: oheesioeergia oeellie arvo o 4 cal/mol Käyttäe a-ohda tietoja lase repulsioespoetti a) a = 0,04 m, = 9, α =,747565 totb g bg F HG α e Koheesioeergia o U a = V a = Sijoittamalla arvot saadaa ioiparia 4πε oa ohti 9 747565 Utotbag c 60 0 h,, C F I 8 HG K J, 77949 0 J, ev C 9 9 4π 8, 854 0 0, 04 0 m Nm b) N AUtotbg= a 4 cal mol = 4 486, J mol = 0 J mol I K J Utotbag, 0 0 6, 0 0 6 J mol mol, 686 0 8 J 4 au = πε o α e tot bg a Sijoitetaa arvot C 9 4π 8, 854 0 0, 04 0 m,686 0 Nm 9, 747565, 60 0 C c h -8 J 0597, 66, LH0- Lase Madelugi vaio % taruudella oheiselle ysiulotteiselle ioiiteelle, jossa o asiarvoisia positiivisia ioeja e ja asiertaie määrä ysiarvoisia egatiivisia ioeja -e Lähiaapurietäisyys o a (Blatt, teht 5) Kosa summa

α a = a a 4 a a a 4 4 5 6a! suppeee hyvi hitaasti, äytetää vjei meetelmää, jossa hila jaetaa sähöisesti eutraaleihi oppeihi Seuraava oppi sulee aia sisääsä edeltävä opi Rajalla oleva ioi varaus jaetaa oppie ese Tehdää jao uva osoittamalla tavalla Joaisesta asiarvoisesta positiivisesta ioista puolet uuluu sisempää oppii, puolet ulompaa oppii Tällöi saadaa esimmäisistä opeista tulevisi summa osuusisi seuraavat: je α 4 = α = 4 4, 6667, a a a a α 4 4 = α = 0, 000, a a 4a 5a 6a 5 α 4 4 = α = 0, 0968 a 6a 7a 8a 9a 7 9 α o alle % α: ooaisarvosta, jote lasu voidaa päättää tähä Saadaa siis α 4, 6667 0, 000 0, 0968 4, 47 Kute huomataa, aiissa osasummissa o sama yhteie teijä = 4 Toie tulee siitä, että samalla etäisyydellä esusioista o aia asi samalaista ioia, toie siitä, että esusioi o asiarvoie Usei α esitetää ilma yhteistä teijää, joa sisällytetää muute potetiaalieergia lauseeesee Näi meetelle saadaa Madelugi vaiosi % taruudella α, LH0-4 letroi liiuu piti ympyrämuotoista rataa, joa oostuu tasavälisesti (väli a) sijaitsevista ioeista (N pl) Osoita äyttäe Blochi futiota  ia fa f, että voi saada arvot = p / Na, = 0,,,,, N - Y ( x) = e x-a Kirjoitetaa yhtälö () Blochi tila muotoo ix i ( ) ( x a) ix Ψ x = e e φ( x a) = e u ( x) () missä i( x a u ( ) ) x = e φ ( x a) ()

o Blochi tila atomie osa Atomie osa u ( x a) = u ( x) miä ähdää seuraavasti () toteuttaa Blochi teoreema i( x a a) i( x ( ) a u ( x a) = e φ x a a = e ) φ x ( ) a = u ( x) ( ) ( ) (4) Jos vaihdamme yhtälö (4) viimeisessä summassa, juosee idesi samoje atomipaioje yli laseta vai aloitetaa reaassa yhtä paiaa myöhemmi ja Blochi teoreema o äi olle voimassa yhtälölle () Vaadimme yt, että ooaisaaltofutio toteuttaa regasmoleyyli symmetria Jos siirrymme N atomipaiaa eteepäi tulemme lähtöpisteesee, jote aaltofutio o säilytettävä arvosa: ( ) ( ) ( ) i x Na ( ) i x Ψ x Na = e u x Na = e Na u ( x) = e ix u ( x) = Ψ ( x) (5) Yhtälö (5) voi toteutua vai, jos e ( ) ix = e, i x Na eli Na π ( π / Na) = = Aidosti erilaisia vaiheteijöitä atavat ooaisluuarvot π π = 0, ±, ±, ±, N / Ku N o hyvi suuri,, a a Jos o äide arvoje ulopuolella o aia olemassa, joa uuluu yo välille site, että = mπ ja aaltofutio () vaiheteijä ei muutu Yo alue vastaa lieaarise hila esimmäistä Brillouii vyöhyettä Tämä jälee tulevat ooaisluvut atavat aaltovetoreitaa, jota saadaa esimaiitulta väliltä lisäämällä vetorii teijä π / a Näide aaltovetoriarvoje saotaa uuluva seuraavaa Brillouii vyöhyeesee LH0-5 Sovella yhtälöä ( ) = 0 - cosa betseei p eletroie perustila ja esimmäise viritety tila eergia lasemisee simmäie ja toie virtetty tila ovat,8 ev ja 4,9 ev perustila yläpuolella Osoita, tämä ojalla, että =, 75 ev Mitä voidaa saoa betseei värillisyydestä? Betseeimoleyyli o reaa muotoie Reaassa o N = 6 moleyyliä, alimmat 6 aaltovetori arvoa ovat = 0, p / a, p / a, p / a, 4p / a, 5p / a Sovelletaa yt aettua tight bidig approsimaatio eergia lauseetta

a - cosa 0 0 - p / p / - p 4 4p / 5 5p / - () Kutai aaltovetori arvoa ohde saadaa asi spi tilaa Betseei p eletroeja o ysi joaista uutta hiiliatomia ohde, jote täyttämällä tilat () alimmasta luie saamme oheise uva esittämät eletroiofiguraatiot Toisesi alimmalle eergiatasolle meee eljä eletroia, osa siihe liittyy asi eri aaltovetori arvoa (s yhtälö ) ergiatiloje ooaiseergiat ovat ysittäiste eletroie eergioide summa Tiloje ooaiseergiat ovat b g b g b g b g b g b g b g b g - 4 - = 6-8 - - = 6-6 - - = 6-5 perustila viritetty tila viritetty tila viritetty tila o siis verra perustila yläpuolella ja viritetty tila perustila yläpuolella Vertaamalla äitä tulosia aettuihi oeellisii arvoihi,8 ev ja 4,9 ev lasemme seuraavasi vaio arvo Viritety tila avulla saamme =,9 ev ja toise viritety tila avulla @, 6 ev ja siis esiarvosi @, 75eV Jos tight bidig approsimaatio olisi tara saisimme tietei molemmissa tapausissa sama arvo Kosa tuloset ovat ohtalaise lähellä toisiaa voimme pitää approsimaatiotamme uitei järevää alimma ertaluvu arvioa Perustila ja viritettyje tiloje väliste trasitioide aallopituudet l = hc / D ovat m ja 50 m eivätä siis äyvä valo aallopituudella (80-780m)