Условие
2.5.29. Электрон может ионизовать покоящийся атом водорода, обладая энергией, не меньшей 13,6 эВ. Какой минимальной энергией должен обладать протон, чтобы ионизовать также покоящийся атом водорода? Масса протона
Решение
Пусть начальная кинетическая энергия протона равна
Поскольку система "протон - атом водорода" замкнута, в ней сохраняется общий импульс системы. Так как изначально атом водорода покоился, то после взаимодействия импульс системы будет равен
Атом водорода состоит из протона и электрона. Критерием минимальности энергии, которой должен обладать налетающий протон, будет то обстоятельство, что после взаимодействия все три тела (налетающий протон, протон из атома водорода и электрон) движутся как одно целое с общей скоростью, то есть отсутствует относительное движение. Тогда конечная кинетическая энергия всей системы равна:
Разность начальной и конечной кинетической энергий идёт на преодоление связи, то есть равна энергии ионизации
Отсюда:
Подставив числовые значения величин, получим: