×
Log in to StudySoup
Get Full Access to nscc - PHYS 20202021 - Study Guide - Midterm
Join StudySoup for FREE
Get Full Access to nscc - PHYS 20202021 - Study Guide - Midterm

Already have an account? Login here
×
Reset your password

NSCC / Physics / PHYS 20202021 / all objects emit ____ radiation

all objects emit ____ radiation

all objects emit ____ radiation

Description

School: Nashville State Community College
Department: Physics
Course: Non-Calculus Based Physics II
Professor: Valerie youngkins
Term: Summer 2017
Tags: Physics, noncalculus, Blackbody, Photoelectric Effect, Quantum Mechanics, atomic, and nuclear
Cost: 50
Name: Physics 2020 Study Guide (Ch. 6-10)
Description: 6. blackbody radiation 7. photoelectric effect 8. quantum mechanics 9. atomic physics 10. nuclear physics
Uploaded: 06/13/2017
23 Pages 154 Views 0 Unlocks
Reviews



What is meant by the “work function” of an element?




What is the frequency of the photon?




What is the cutoff frequency for the metal?



Physics 2020/2021 Study Guide (L6­10) Multiple Choice: 1. A good example of a blackbody is  a. A shiny black car b. A mirror c. A deep red Christmas ball d. A closet with the door slightly ajar e. The deep blue sky 2. An object in thermal equilibrium with its surroundings must a. Have a black color b. Emit as much radiation as Don't forget about the age old question of carl kitchens fsu
We also discuss several other topics like mh01831
If you want to learn more check out asu cse 100
If you want to learn more check out naoko maekawa
We also discuss several other topics like ugba 10
If you want to learn more check out christine mowery
it absorbs c. Be at 300 K d. Reflect the same color as its surroundings e. Refract light from its surroundings 3. The higher the temperature of a black body, the a. More radiation it emits b. Smaller it must be c. More black it appears d. Larger the radius of curvature e. More it conducts energy 4. The wavelength  ❑max  stands for a. The largest possible wavelength of radiation emitted by a blackbody b. The largest possible frequency of radiation emitted by a blackbody c. The wavelength at which the temperature of the blackbody is the largest d. The wavelength at which the intensity of radiation emitted by a blackbody is the  largest e. The wavelength of maximum wave speed in the emitted radiation 5. Energy from light waves or other EM radiation only comes in little, discrete packets  called ________. a. Pills b. Energoids c. Momenta d. Seconds e. Photons 6. A blackbody is a perfect ____ of radiation.a. Emitter b. Source c. Absorber d. Both a and b e. Both a and c 7. An object in thermal equilibrium must absorb _____ radiation than/as it emits a. Less b. More c. Lower wavelength of d. The same amount of e. Higher wavelengths of 8. Real objects do not emit radiation as efficiently as a blackbody. The constant that tells us  how efficiently an object emits radiation compared to a blackbody is called the ______. a. Conductivity b. Emissivity c. Permittivity d. Permeability e. Polarization 9. The photoelectric effect can be studied using an evacuated bulb containing a(n) ____ and  a(n) _____. a. Electron; positron b. Light source; blackbody c. Blackbody; charged mass d. Emitter; collector e. Blackbody; metal plate 10. The photoelectric effect is an effect in which electrons are _____. a. Emitted by a blackbody b. Ejected from the nucleus c. Absorbed into a blackbody d. Emitted from a metal surface e. None of these 11. The cutoff frequency is the frequency _________. a. Below which no photons are emitted b. Below which no photoelectrons are emitted c. Above which saturation is reached d. Above which all electrons are emitted e. At which the kinetic energy of the emitted electron approaches the speed of light 12. The _____ is the minimum amount of energy required to remove an electron from a  given material. a. Effective energy b. Kinetic energyc. Work function d. Energy peak e. None of these 13. The photoelectric effect was eventually explained by _______. a. Newton b. Einstein c. Maxwell d. Planck e. Faraday 14. A photon of frequency  7.14 x 1014 Hz has an energy equal to _____. a. 5.13 eV b. 29.6 eV c. 13.8 eV d. 25.0 eV e. None of these 15. Light of wavelength 410 nm is incident on a clean metal surface which has a work  function of 3.72 eV. What is the cutoff frequency for the metal? a. 9.0 x 1014 Hz b. 7.3 x 1014 Hz c. 2.6 x 1014 Hz d. 2.4 x 1015 Hz e. None of these 16. A photon is incident on a metal of work function 4.16 eV. The maximum possible kinetic energy of an electron that could be released from the metal by the photon is 3.22 eV.  What is the frequency of the photon? a. 5.5 x1014 Hz b. 3.1 x1015 Hz c. 4.7 x 1015 Hz d. 8.9 x1014 Hz e. None of these 17. A photon of energy 6.2 eV has a wavelength equal to ______. a. 200 nm b. 420 nm c. 610 nm d. 870 nm e. 560 nm18. Voltage is another name for _______. a. Electrostatic potential difference b. Charge c. The work done by gravity d. Electric field e. None of these 19. Light of wavelength 230 nm is incident on a clean metal surface. Photoelectrons will be  emitted from that surface if the cutoff frequency is _______ 230 nm. a. Equal to b. Less than c. Greater than d. Not enough information is given to answer 20. What is meant by the “work function” of an element? a. The minimum work done by an electron as it leaves an atom of the element b. The minimum energy required to remove an electron from an atom of that  element c. The work done by a photon when it is incident on an atom of the element d. The maximum energy required to remove an electron from an atom of the element e. None of these  21. 1 V = __________. a. 1 J/C b. 1.6 x10−19C c. 1 eV d. 1 N/C e. None of these 22. A 30g pellet is moving with a speed of 0.9c. What is the relativistic mass of the pellet? a. 30.02 g b. 30.00 g c. 68.82 g d. 31.06 g e. 42.71 g 23. An electron is moving with a speed of 0.9c. What is the rest energy of the electron? (**rest mass of an electron is  9.11 x10−31 kg , and 1 eV =  1.6 x10−19 J ; 1 MeV = 1.6 x10−13 J) a. 0.27 MeV b. 0.51 MeV c. 24 MeV d. 1300 MeV e. 210 MeV f. 650 MeV 24. In the famous equation  E=mc2, the quantity m is the object’s _____.a. Rest mass b. Relativistic mass c. Rest­mass energy d. Relativistic­mass energy e. Inertial mass 25. In special relativity, it turns out that the mass of an object depends on the object’s _____. a. Acceleration b. Density c. Position d. Speed e. None of these 26. Whereas special relativity is the branch of physics dealing with objects that are very fast  (close to the speed of light), quantum mechanics is that branch of physics dealing with  things that’s are very _____. a. High frequency (like gamma rays) b. Small (like atoms) c. Massive (like stars) d. Energetic (like nuclear explosions) e. None of these 27. An electron is moving with a speed of  10−6c. What is the momentum of the electron?  (**rest mass of an electron is  9.11 x10−31 kg ) a. 4.1 x 10−21 kg m/s b. 2.7 x10−28 kgm /s c. 9.2 x 10−15 kg m/s d. 3.6 x 10−27 kgm /s e. 8.3 x10−32 kg m/s f. 5.5 x10−25 kgm /s 28. A 30­g pellet is moving with a speed of 0.9c. What is the deBroglie wavelength of the  pellet? (** 1 fm = 1 femto­meter =  10−15= about the size of a nucleus) a. 3.5 x10−26 fm  – much too small b. 1.7 x10−15 fm  – much too small c. 3.5 x10−26 fm – reasonable d. 7.4 x 10−22 fm  – much too small29. An electron is moving with a speed of 0.9c. What is the total relativistic energy of the  electron? a. 0.95 MeV b. 4.7 MeV c. 24 MeV d. 0.73 MeV e. 1.2 MeV f. 13 MeV 30. Louis deBroglie was the French scientist who, in 1924, proposed that, like _____,  moving objects should have both particle and _____ characteristics. a. Electrons; momentum b. Photons; quantum c. Light; wave d. Waves; energy e. None of these 31. The kinetic energy of a very quickly moving object is equal to that object’s total  relativistic energy minus its ______. a. Rest mass b. Rest energy c. Momentum d. Potential energy e. Inertial mass 32. Louis deBroglie was the French scientist who proposed that momentum of a moving  particle is related to its _____. a. Wavelength b. Energy c. Relativistic mass d. Velocity e. None of these 33. The FM radio station Rock 106 has a frequency of 105.9 MHz and emits 50,000 W of  power when it broadcasts. Let’s assume the area of the radio antenna is 1  m2. How  many radio wave photons are emitted per second by this radio station? a. N=2.9 x1019 photon/s b. N=7.1 x 1029 photon/s c. N=7.0 x 1035 photon/sd. N=3.5 x10−21 photon/s e. N=106 x1010 photon/s 34. The equation in Quantum Mechanics which is the analog of Newton’s second law in  classical mechanics is a. The Einstein relation b. The Stefan­Boltzmann equation c. The Schrodinger equation d. The quantum number equation e. None of these 35. One of the strange things about the formalism of quantum mechanics is that, instead of  using algebraic symbols to represent quantities which are observed in nature, it uses a. Schematic symbols b. Chinese characters c. Quantum mechanical arrow symbols d. Quantum mechanical values e. Quantum mechanical operators 36. The significance of the absolute­square of the quantum mechanical wave function is that a. It tells us about the probability of finding the particle at a particular position and  time b. It tells us about the size and shape of the particle under consideration c. It tells us about the probability that the theory will work for a particular  experiment d. It is not always real, so that sometimes it has nothing to do with reality at all e. It equals zero whenever the particle being studied falls below a certain position 37. The quantum number in quantum mechanical formalism is similar to the a. Velocity of a particle in kinematics b. Charge on different particles c. Energy of a fast particle d. Harmonic number for standing waves on a string e. Mole number in the study of thermodynamics 38. The second excited state of a quantum system is the state that a. Is the second largest state b. Is two energy states above the ground state c. Is the second quantum state d. Is two energy levels below the ground state e. Has a quantum number of n=2 39. Which of the following is true about the mass of objects traveling at speeds close to the  speed of light? a. Same as rest massb. Zero c. Greater than rest mass d. Negative 40. We only need to use relativistic equations when the speed of an object is _____. a. < 0.01c b. > 0.01c c. > 0.1c d. < 0.1c e. None of these 41. In quantum mechanics, the wavefunction gives us information about _____. a. Probabilities b. Frequency c. Wavelength d. Mass e. Electrons 42. The relativistic kinetic energy of a particle is equal to a. Total relativistic energy + rest energy b. Total relativistic momentum + rest energy c. (12)mv2 d. Planck constant ÷ the deBroglie wavelength 43. The principal quantum number in the hydrogen atom tells us about the ____ of the  electron. a. Charge b. Speed c. Velocity d. Energy e. Color 44. If the principal quantum number has the value n = 4, then the largest possible value of the angular momentum quantum number is  a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 e. 4 45. The spin quantum number is a purely _____ effect. a. Relativistic b. Chemical c. Orbital d. Energetic e. Magnetic46. When an electron in an atom makes a transition from a higher energy state to a lower one, it a. Cools down b. Decreases its gravitational potential energy c. Emits a photon d. Absorbs a photon e. Causes the nucleus to decay 47. The electron states in multi­electron atoms are all based on a. The proton b. The electron c. The atom d. Hydrogen e. The positron 48. A nucleon is a a. Proton b. Neutron c. Electron d. Both a and b e. All of a, b, and c 49. The mass defect is a. The mass of a proton in a vacuum b. The mass of a nuclide c. The mass of an isotope d. The mass difference between the mass of a nucleus and the total mass of its  constituents e. The mass difference between the mass of a nucleus and the total mass of its  protons 50. Isotopes of a given element a. All have the same mass b. Have different numbers of neutrons c. Have the same numbers of neutrons d. Have different numbers of protons e. None of these 51. An alpha particle is the same as a. A proton b. An electron c. A neutron d. A photon e. A helium nucleus 52. The symbol  β0 ❑ stands for −1 a. A proton b. An electronc. A neutron d. A photon e. A helium nucleus 53. What is a gamma particle? a. A high energy photon b. A low energy x­ray c. A helium nucleus that is radioactive d. An electron e. Light emitted from electron transitions in the atom 54. An electron is moving with a speed of 0.0065 c (0.0065 times the speed of light). What is the value of its deBroglie wavelength? a. 0.15 nm b. 0.37 nm c. 0.72 nm d. 2.6 nm e. 3.4 nm NEXT PAGE ARE PRACTICE PROBLEMS !!Problems (Show all work): 1. The supergiant star Betelgeuse currently has a radius equal to about five times the  distance from the sun to the Earth:  7.5 x 1011m . The surface temperature of Betelgeuse is 2750 K. We don’t know about any planets that might orbit Betelgeuse, but let’s pretend that a small object the same size as Pluto orbits Betelgeuse at the same distance (center to­center) as the average distance between Pluto and the sun:  5.9 x 1012m . Pluto has a  diameter of  2.3 x106m . Determine the quantities of interest associated with this  scenario.2. A 12 cm diameter cast iron sphere is heated to a temp of 1450 K. The emissivity of the  cast iron is 0.6. You stand 3 m away from the sphere. Assume you have a spherical head  of the diameter. a. What is the peak wavelength of the blackbody radiation from the sphere? b. What is the total radiated intensity from the sphere? c. What total energy is incident on your face in 3 minutes?3. A planet is  6.8 x1011m  from the star that it orbits. The solar constant of the planet  (the intensity of the star’s light at the planet’s position) is  0.82W /m2. The planet has a radius of  2.7 x106m  and has no atmosphere to speak of. The star has a radius of 4.9 x 108m . a. How long does it take for  1.0 x 106J of energy to be incident on the planet due to  radiation from the star? b. What is the total power emitted by the star at all wavelengths c. What is the intensity of radiation at all wavelengths at the star’s surface? d. What is the temperature of the star?e. At what wavelength does the star emit the greatest intensity of radiation? 4. In a photoelectric effect experiment on a 1.2 cm radius cesium disk, light of wavelength  240 nm and intensity 45  W / m2 is incident on the target. The work function of cesium  is 2.1 eV. a. What is the energy of the incident photons in eV? b. What is the max kinetic energy of the emitted photoelectrons in eV? c. What is the cutoff frequency of the metal? d. What is the stopping voltage required to stop the max KE electrons from reaching the  cathode?5. An evacuated chamber contains a polished circular copper plate radius 1.70 cm. Copper  has a work function of 4.65 eV, and the plate has a quantum efficiency of 0.110.  Monochromatic light shines through a window in the chamber and perpendicularly onto  the plate. It is found that  7.21 x 1014 photoelectrons are emitted from the metal surface per second, and that a reverse (negative) voltage of 23.2 V is sufficient to stop all  electrons from being detected. Find the wavelength (in nm), frequency (in Hz), and  intensity (in SI units) of the incident light.6. The four largest wavelengths emitted by a single­electron atom (not hydrogen) as its one  electron makes transitions from its excited states down to the n=1 state are as follows:   30.5 nm, 25.7 nm, 24.4 nm and 23.8 nm. The ground­state energy of the electron is −8.7 x 10−18 J . What are the energies of the first, second, third, and fourth excited  states for the electron?7. The electron in a hydrogen atom is initially in the 2nd excited state. The electron then  makes a transition to the state with the principal quantum number equal to 5. After a short time in this state, the electron makes a transition down to the ground state.  a. There are two transitions described in the problem. For each of these transitions,  specify the initial and final values of the principal quantum number, and state whether a photon is absorbed or emitted in the transition, and why.  b. What are the energy and frequency of the photon with the first transition described  above? c. How much energy would it take to ionize the electron in its initial state (2nd excited  state) described above? Show your reasoning!8. You are working in a government lab as part of a summer research fellowship. Your  advisor gives you a small project to work on for a week while he is away at a meeting.  There are a number of radioactive samples stored in the lab that have not been used in  quite a while. In fact, your advisor tells you that the activities of the samples were last  measured about 30 years ago. Unfortunately, the samples are incompletely labeled, so  he’d like you to try to verify the activities of the samples. When the sample is in position under the Geiger counter, it is 4.7 cm from the window of the Geiger tube. The circular window has a diameter of 0.87 cm. You start with a sample  “Ni­63:  ­ ; 100y (1.07 k)” β . You figure that this is a sample of the radioactive isotope  Ni­63, and you look it up to verify that it does indeed undergo beta­decay with a half­life  of 100 years. You then assume that, when last measured, the sample had an activity of  1.07 kBq. Given this information, compute the expected Geiger­counter reading.9. An isotope of sulfur, S­35, undergoes beta­decay with a half­life of 87.4 d (days). a. Write out, using full isotopic notation, the decay equation for this isotope of sulfur.  (see periodic table) b. What is the decay constant of the S­35 isotope? (Convert to SI units) c. A sample containing some S­35 isotopes currently has an activity of 127 Bq. How  many radioactive S­35 isotopes are currently present in the sample? d. How many S­35 isotopes were in the sample 50 days ago? e. How long will we have to wait (starting now) until the activity of the sample is 10  Bq? Express your answer in days.Physics 2020/2021 Study Guide (L6­10) KEY Multiple Choice: 1. d 2. b 3. a 4. d 5. e 6. e 7. d 8. b 9. d 10. d 11. b 12. c 13. b 14. b 15. a 16. e 17. a 18. a 19. c 20. b 21. a 22. c 23. b 24. b 25. d 26. b 27. b 28. a 29. e 30. c 31. b 32. a 33. c 34. c 35. e 36. a 37. d 38. b 39. c 40. c 41. a 42. b 43. d 44. d 45. a 46. c 47. d 48. d 49. d 50. b 51. e 52. b 53. a 54. b55.    56. Problems: 1. ❑max=1.054 x10−6m  (1050 nm – infrared) 57. I ¿=3.2 x106W /m 58. P =  2.3 x1031W 59. I D=5.2 x 104W /m2 Ep t=2.2 x1017 J 61. 60. 2. a.  ❑max=2.0 x 10−6m=2000 nm 62. b.  I=1.5 x105W /m2 63. c. Eface=573 J 64. 3. a.  t=5.3 x 10−8s 65. b. p =  4.8 x 1024 W 66. c.  I ¿=1.6 x 106W /m2 67. d. T = 2300 K 68. e.  ❑max=1.3 x 10−6m 69. 4. a. 5.2 eV 70. b. 3.1 eV 71. c.  5.0 x 1014 Hz 72. d. 3.1 V 73. 5. λ = 44.6 nm 74. f =  6.7 x1015 Hz75. I = 32.5  W / m2 76. 6. E2=−2.19 x 10−18 J 77. ;E3=−9.7 x10−19 J 78. ;E4=−5.44 x 10−19 J 79. ;E5=−3.39 x10−19 J 80. 7. a. 1st transition:  ni=3, n f=5 ; a photon is absorbed so the electron can make a  transition to a higher energy level 81. 2nd transition:  ni=3, n f=5 ; a photon is emitted so that it can give off  energy as it goes to a lower energy level 82. b.  Eph=1.5 x10−19 J ;  f =2.3 x 1014 Hz 83. c.  ∆ E=2.4 x 10−19 J 84. 8. 1.85 counts/s 85. 9. a.  S35→ Cl35+ e0+v´ −1❑ 86. ❑ 16 ❑ 17 87. b.  9.2 x 10−8 1s 88. c.  1.4 x109 89. d.  2.1 x109 90. e. 320 d (days)

Page Expired
5off
It looks like your free minutes have expired! Lucky for you we have all the content you need, just sign up here