Який еквівалентний значення енергії іонізації атома нітрогену в електрон-вольтах, використовуючи стала Планка?

Добро пожаловать в мир физики! Для решения данной задачи нам потребуется использовать уравнение Эйнштейна, которое связывает энергию фотона с его частотой. Итак, мы знаем, что энергия фотона равна произведению постоянной Планка \(h\) на частоту \(v\):

\[E = h \cdot v\]

Ионизация атома нитрогена означает, что один электрон переходит с валентной оболочки на более высокую энергетическую оболочку или вовсе покидает атом. Для этой задачи нам важно знать энергию ионизации атома нитрогена.

Теперь давайте определим значения необходимых постоянных. Постоянная Планка \(h\) равна \(6.626 \times 10^{-34}\) Дж·с (Дж - джоуль, международная единица измерения энергии), а частоту \(v\) мы будем считать равной \(2.99792458 \times 10^8\) Гц (Гц - герц, единица измерения частоты).

Теперь, чтобы найти энергию ионизации нитрогена, нам нужно знать его частоту. Если у нас есть данная частота, мы можем использовать уравнение Эйнштейна и постоянную Планка для расчета энергии ионизации атома нитрогена:

\[E = h \cdot v\]
\[E = (6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}) \cdot (2.99792458 \times 10^8 \, \text{Гц})\]

Произведем вычисления:

\[E = 1.9864 \times 10^{-25} \, \text{Дж}\]

Теперь, чтобы получить эквивалентное значение энергии ионизации в электрон-вольтах (эВ), нам нужно разделить полученное значение на элементарный заряд \(e\), который составляет \(1.602 \times 10^{-19}\) Кл:

\[E_{\text{эВ}} = \frac{E}{e}\]
\[E_{\text{эВ}} = \frac{1.9864 \times 10^{-25} \, \text{Дж}}{1.602 \times 10^{-19} \, \text{Кл}}\]

Выполним вычисления:

\[E_{\text{эВ}} \approx 12.3853 \, \text{эВ}\]

Таким образом, эквивалентное значение энергии ионизации атома нитрогена составляет около 12.3853 электрон-вольта. Это означает, что чтобы ионизировать атом нитрогена, необходимо запастись энергией, равной или превышающей эту величину.