Feladat: 2635. fizika feladat Korcsoport: 18- Nehézségi fok: átlagos
Füzet: 1993/február, 87. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Felületi töltéssűrűség, Sikkondenzátor, Térerősség és erő, Rezgőmozgás (Tömegpont mozgásegyenlete), Egyéb szilárd anyag szerkezet, Analógia alkalmazása, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1992/február: 2635. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Vizsgáljunk egy olyan nátriumdarabot, amelynek két határfelülete párhuzamos egymással, és e felületek méretei jóval nagyobbak, mint a közöttük levő távolság. A felületeken felhalmozódó töltések által keltett elektromos mező ekkor a mintán belül homogénnek tekinthető.
Ha a szabad elektronok elmozdulása a síkokra merőleges irányban x, akkor az egyik A nagyságú felületen Q=eϱeAx negatív töltés halmozódik fel (ϱe a szabad elektronok számsűrűsége), a másikon, illetve annak közelében pozitív ionok maradnak, amelyek ugyanilyen nagyságú pozitív töltést jelentenek. Ha x kicsi, akkor ez a töltésrendeződés egy feltöltött síkkondenzátorra emlékeztet. Az elektromos térerősség nagysága jó közelítéssel eϱex/ε0, a szabad elektronokra ható visszatérítő erő e2ϱe/ε0x, tehát harmonikus rezgőmozgás jön létre, amelynek frekvenciája f=12πe2ϱemeε0.
Minthogy minden nátriumatom egy elektront ad a vezetési elektronok közé, ezért ϱe=ϱNaNA/M, ahol ϱNa a nátrium sűrűsége, NA az Avogadro-szám, M a nátrium relatív atomtömege. Ezzel

f0=12πe2ϱNaNAMmeε0f=1,41015  Hz,
amelynek megfelelő hullámhossz λ0=c/f0210  nm. A nátrium az ennél kisebb hullámhosszú (ultraibolya) fényt átengedi.