ΤΟ ΑΤΟΜΟ. ΔΗΜΟΚΡΗΤΟΣ [Η ύλη αποτελείται από πολύ μικρές αδιαίρετες και άφθαρτες μονάδες ΑΤΟΜΑ]

Transcript

1 ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΔΗΜΟΚΡΗΤΟΣ [Η ύλη αποτελείται από πολύ μικρές αδιαίρετες και άφαρτες μονάδες ΑΤΟΜΑ] Μελέτη των ηλεκτρικών εκκενώσεων μέσα σε πολύ αραιωμένο αέρια [Εκκένωση αίγλης ] Καοδικές Ακτίνες Διαυλικές Ακτίνες W. Pout [Όλα τα στοιχεία είναι διαφορετικές συμπικνώσεις του υδρογόνου]

2 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ -ΠΡΩΤΟΝΙΑ Οι καοδικές ακτίνεςείναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια με το στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ -.6 x -9 Cb και μάζα 9. x -3 kg [Thoson Millikan] Οι διαυλικές ακτίνεςείναι ετικά φορτισμένα σωματίδια με το στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο ΠΡΩΤΟΝΙΑ +.6 x -9 Cb και μάζα ίση με το άτομο του υδρογόνου

3 Ατομικό Μοντέλο του THOMSON [897-9] Το άτομο είναι ένα σφαιρικό «νέφος» ετικού φορτίου με ακτίνα της τάξης των - μέσα στο οποίο τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν συγκεκριμές έσεις. Όταν το άτομο διεγερεί τα - ταλαντώνονται και εκπέμπουν Η/Μ κύματα φωτόνια. Οι απόψεις αυτές συμφωνούν με την κλασσική ηλεκτροδυναμική αλλά δεν συφωνούν με τα φάσματα εκπομπής των ατόμων.

4 Πείραμα Gig-Masn [9] [Σωμάτια α σκεδάζονται από λεπτό φύλλο Au] F F Από το ίραμα προέκυψε ότι τα σωμάτια α σκεδάζονταν κυρίως σε μικρές γωνίες αλλά μερικά από αυτά σκεδάζονταν και σε μεγάλες γωνίες έωςκαι 8 E Απόρριψη μοντέλλου Thoson N 6.7 α (.6 ) 6 N 3.6 kg α α 5. /sc υ 6 5 V.6 x 7 K 6.7 kg 9 J / V.6 7 / sc t / υ x.5 7 sc υ ψ α t 675 /sc tan υ / υ ϑ. o ϑ ψ x Γιαεκτροπή : < -3

5 Ατομικό Μοντέλο του RUTHERFORD [9] Για να έχουμε ανάκλαση των σωματιδίων α α πρέι να υπάρχει μέσα στο άτομο ένα ετικά φορτισμένο κέντρο (πυρήνας) με συγκεντρωμένη όλη σχεδόν την μάζα του ατόμου. Τα σωμάτια α δεν μπορούν να ράσουν μέσα από τον πυρήνα. Ο πυρήνας δεν ανακρούεται κατά την σκέδαση των σωμάτιων α.

6 Παράμετρος κρούσης b υ D Ακτίνα πυρήνα του Au < - D υ

7 Μελέτη της σκέδασης των σωματιών α βάσει του Μοντέλου του Ruthfo F( ) V( ) Επομένως το σωμάτιο α εκτελεί υρβολική κίνηση σκεδαζόμενο κατά γωνία όταν έχει παράμετρο κρούσης b Αρχή διατήρησης της ενέργειας Αρχή διατήρησης της στροφορμής b 8 υ cot( / ) ϕ υ + + t t bυ ϕ t Αρχικές και τελικές συνήκες: υ υ υ υ υ b υb b b

8 Ενεργός διατομή σκέδασης σ σ π. b [ban - c ] b 8 υ cot( / ) σ ( ) π tan 8 υ / Όταν το σωματίδιο Ζ διέρλει από την επιφάνεια σ α σκεδαστείσεγωνίαέωςκαι π ανάλογα με την παράμετρο κρούσης b

9 Τροχιές των Ηλεκτρονίων στο Ατομικό πρότυπο Βάσει του ατομικού μοντέλου του Ruthfoτα - δενπρέι να είναι στατικά αλλά πρέι να ριστρέφονται γύρω απο τον πυρήνα εφόσον η δύναμη Coulob δρα ως κεντρομόλος F c F Ταχύτητα του - υ υ Ολική Ενέργεια του - E T + V 8 8 Σύμφωνα με την Η/Μ εωρία επιταχυνόμενο φορτίο εκπέμι Η/Μ ακτινοβολία. Το - καώς ριστρέφεται γύρω άπο τον πυρήνα χάνει συνεχώς ενέργεια εκπέμποντας φωτόνια με αποτέλεσμα να εκτελεί ελικοειδή τροχία και να οδηγείται τελικά σε πτώση προς τον πυρήνα.

10 Φάσματα εκπομπής και απορρόφησης αερίων [Φασματικές Σειρές του Ηδρογόνου] Ο κυματάριμος kκάε ακτινοβολίας που εκπέμται από τα άτομα του Η k RH λ n n> Rybg(889) R H.97 n σταερά Rybg Lyan Sis (Ultaviolt) n,3, Bal Sis (Visibl) n3,,5 3 Paschn Sis (Infa) n,5,6 Backtt Sis (Infa) n5,6,7 5 Pfun Sis (Infa) n6,7,8.

11 ΚΒΑΝΤΙΚΟ Ατομικό Μοντέλο του BOHR [93] Τα - κινούνται σε επιτρεπτές κβαντισμένες τροχίες χωρίς να εκπέμπούν Η/Μ ακτινοβολία Το - όταν μεταπίπτει από μια επιτρεπτή τροχία σε μια άλλη εκπέμι φωτόνιο με ενέργεια όση η διαφορά ενέργειας των δύο τροχιών ΔΕh.v Η στροφορμή του - σε κάε επιτρεπτή τροχία είναι κβαντισμένη και δίνεται από την σχέση L n.h/π n.ħ όπου n,,3,. Αρχή διατήρησης των δυνάμεων υ Αρχή διατήρησης της στροφορμής υ nh Όπου n,,3,... και καλείται κβαντικός αριμός τροχίας

12 Κβάντωση Τροχιάς & Ενέργειας του - Ακτίνα επιτρεπτής τροχιάς - στο άτομο Boh h h n n n Ταχύτητα τροχιάς - στο άτομο Boh. 5 o Α E υ o o n υ h o h n n Ολική ενέργεια τροχιάς - στο άτομο Boh h ( ) h n ( ) n 6 υ. /sc E 3. 6V

13 Φάσμα εκπομπής του ατόμου Boh Η ενέργεια του φωτονίου εκπομπής όταν - μεταπηδά από τροχιά nστην τροχιά δίδεται h. v E n - E v ( ) 3 h n π k π λ ( ) 3 ch n ( ) π 3 ch. 97 n R H σταερά Rybg

14 Κίνηση Πυρήνα Ανηγμένη μάζα όπου μ ορίζεται ως η ανηγμένη μάζα του συστήματος πυρήνας-ηλεκτρόνιο x - πυρήνας x ω ω + x M x L M x + M M x + ω µ ω + M M L n n n µ µ µ h h n n n o o o υ υ h h ( ) ( ) n E n n E µ µ µ h h

15 ΣΤΕΡΕΑ ΓΩΝΙΑ ) ( staians S Ω S Ω ( )( ) ηµ π ϕ ηµ ϕ ηµ ϕ ηµ π S Ω Ω ) (

16 Ο ανιχνευτής καταμετρά τον αριμό των σωματιδίων που έχουν σκεδαστεί σε γωνίες έως +, δηλαδή εντός στερεάς γωνίας Ω Διαφορική ενεργός διατομή σκέδασης ( ) Ω σ σ π Ω sin tan / ) 8 ( υ π σ ( ) ( ) υ π σ sin tan ( ) sin 6 υ σ Ω

17 Σχέση Σκέδασης σωματιδίων α κατά Ruthfo Έστω φύλλο Au που ριέχει n άτομα ανά μονάδα όγκου και έχει ελάχιστο πάχος x t, ώστε οι προβολές των ενεργών διατομών των πυρήνων του να μην αλληλεπικαλύπτονται. Φ ( ) Φ f S Φ ϑ Σχέση Ruthfo Το ποσοστό f των αρχικών σωματιδίων α της δέσμης που α διέρουν μέσα από τις στοιχειώδεις επιφάνειες σ και α σκεδαστούν κατά γωνία ορίζεται ως: f n t σ Ο αριμός των σωματιδίων α της δέσμης που καταμετρά ο ανιχνευτής σε απόσταση από τον σκεδαστή, είναι αυτά που αφού έχουν σκεδαστεί σε γωνίες έως +, εντός μιάς στερεάς γωνίας Ω, πέφτουν στην επιφάνεια S του ανιχνευτή n t σ n t σ Φ S Ω Φ ( ϑ ) Φ n t ( 6 ) ϑ υ sin ( )