ATOM NOTRANJA ENERGIJA ATOMA ENERGIJA ELEKTRONA VALOVNA NARAVA TVARNIH DELCEV BOHROV MODEL ATOMA 19.5.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ATOM NOTRANJA ENERGIJA ATOMA ENERGIJA ELEKTRONA VALOVNA NARAVA TVARNIH DELCEV BOHROV MODEL ATOMA 19.5."

Ωρίων Κουντουριώτης
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ATOM NOTRANJA ENERGIJA ATOMA ENERGIJA ELEKTRONA VALOVNA NARAVA TVARNIH DELCEV BOHROV MODEL ATOMA FOTOEFEKT RENTGENSKA CEV NOTRANJA ENERGIJA ATOMA Mirujoč prosti elektro (ki i veza a atom) ima eergijo ič. Gibajpč se prosti elektro ima pozitivo eergijo. V otrajosti atoma ima elektro zaradi vezave a jedro majšo eergijo. Glede a dogovor o ičli eergije ima elektro v otrajosti atoma egativo eergijo. Poskus kaže, da se otraja eergija atoma e more zvezo spremijati, spremija se le v skokih. Zapovrste otraje eergije, ki jih lahko vsebuje atom, imeujemo eergijska staja. Atom je lahko v osovem ali vzbujeem staju. Posameze može eergije elektroov v atomu ozačimo: E1, E2, E3,,E, kjer je E ajvišja eergija, ki je a meji privlačosti atomskega jedra. Velja: E = ENERGIJA ELEKTRONA Elektro je tem bližje jedru, čim bolj egativa je jegova eergija. Elektro je ajbližje jedru, če zaseda staje z eergijo E1, ki je ajbolj egativa. V tem primeru pravimo, da so atomi v osovem staju. Elektroi v vodikovih atomih zasedajo osovo staje pri eergiji E1=13,6 ev. Može eergije elektroa v atomu: fizika@zf42 QED 1

2 Ko elektro v osovem staju prejme eergijo, preskoči v staje z višjo eergijo (a primer E2, E3, itd). Najmajša eergija potreba, da se elektro osvobodi od atoma, se imeuje ioizacijska eergija atoma (Ei). Očito velja: E i = E 1. Prede razložimo kako izračuamo eergije vzbujeih staj, moramo spozati ekatera dejstva VALOVNA NARAVA TVARNIH DELCEV Za dvojo aravo svetlobe že vemo. Po drugi strai pa kažejo ekateri pojavi, da so tudi tvari delci eločljivo povezai z valovajem. Na primer: Če usmerimo ozek curek hitrih elektroov a tako plast kovie, dobimo uklosko sliko. Prede bomo posegli po aalogiji, se spomimo kako je bilo pri svetlobi. Če je vsaka eergija E eakovreda masi m tako, da je m = E 2, kjer je c svetloba c hitrost v prazem prostoru, potem pripada fotou masa m = hν 2 i gibala c količia mc = hν c = h. Ker se tudi tvari delci širijo v obliki valovaja, mora biti λ jihova gibala količia izražea a podobe ači: mv = h λ. Sklep: Vsak gibajoč se tvari delec lahko obravavamo tudi kot valovi pojav BOHROV MODEL ATOMA Bohrov model atoma (1913) predstavlja atom, ki ima majho pozitivo abito jedro, okrog katerega krožijo elektroi po krožih orbitalah podobo kot krožijo plaeti okrog Soca. Po Bohrovem modelu je torej atom podobe sočemu sistemu, le da gravitacijsko silo zameja elektrostatiča iterakcija. Po Bohru, elektro e more krožiti v atomu po poljubih, ampak le po stacioarih ali kvatih tirih, ki ustrezajo pogojema: a) da je radiala sila, ki drži elektro a krožici, eaka privlači sili med jedrom i elektroom; b) da pride a obseg atoma celo število valovih dolži. fizika@zf42 QED 2

3 Zdaj lahko izračuamo eergijo elektroa v -tem eergijskem staju v atomu. 1. Eačimo cetripetalo i električo silo a elektro: mv 2 2 e = 0 r r (1) 2 2. Celo število valovih dolži mora priti a obseg atoma: 2πr = λ (2) Pri tem je λ = h (3). Iz teh eačb dobimo r m 0 v = ε 0 2 h 2 2 (4). Notraja πm 0 e 0 eergija sestoji iz kietiče eergije E k = 1 2 m v 2 0 (5) i poteciale eergije E p = r 2 E = E k + E p (7). r 2 e 0 dr = e 2 0 r (6). Račuati moramo (4) vstavimo v (1) i izrazimo v, ki ga potem vstavimo v (5). (4) vstavimo v (6) ter seštejemo (5) i (6), kakor išče (7). Dobimo: E = 1 2 e 0 4 m 0 8h 2 ε 0 2 (8) Atom izseva svetlobo, ki ima frekveco ν, pri preskoku elektroa iz višjega staja (m) v ižje (). Foto, ki izleti ima eergijo hν = E m E, od koder lahko izračuamo frekveco izsevae svetlobe ν = R 1 1, kjer je R = m 4 0e 0 2 m 2 8ε 2 0 h 3 Rydbergova kostata FOTOEFEKT Fotoelektriči pojav je izbijaje elektroov iz kovi z obsevajem. Elektromageti žarki so pri tem bolj učikoviti čim majša je jihova valova dolžia. Da elektro zapusti kovio, potrebuje eergijo, ki ustreza izstopemu delu (Ai). Eergijo (E) fotoov lahko izmerimo s fotocelico: fizika@zf42 QED 3

Skozi osvetljeo fotocelico steče tok tudi če med aodo i fotokatodo i apetosti. U=0, steče tako imeovai mrtvi tok.

4 Fotokatodo osvetljuje elektromageto valovaje. Elektro s površiskega sloja fotokatode, ki vsrka foto z eergijo E, porabi eergijo Ei=Ai, da se osvobodi, ostaek E- Ai pa odese s seboj v obliki kietiče eergije: E k = E A i. Skozi osvetljeo fotocelico steče tok tudi če med aodo i fotokatodo i apetosti. U=0, steče tako imeovai mrtvi tok. Mrtvi tok povsem preeha če priključimo aodo a egativi pol apetostega vira i apetost počasi povečujemo. To se zgodi pri apetosti U=- Uz, ki se imeuje zapora apetost. Zajo velja e 0 U z = E k, kar pomei: delo električe apetosti lahko zmajša kietičo eergijo Ek izbitih elektroov a ič. Ker pozamo izstopo delo Ai, lahko izračuamo eergijo E vpadih fotoov: E = E k + A i = e 0 U z + A i. Meritev poovimo z različimi fotokatodami ter z različimi svetlobami. Dobimo sliko: E(eV) E=hν ν Kar pomei: eergija fotoa (E) je premo sorazmera s frekveco (ν) elektromagetega valovaja. To zapišemo: E=hν, kjer je h Plackova kostata. Njea vredost je podaa s strmio premice a diagramu E=f(ν), ki je h = 6, Js RENTGENSKA CEV Videli smo že: svetloba lahko izbije elektroe iz kovie (fotoefekt). Pozamo pa tudi obrate pojav, ko elektroi vzbujajo svetlobo a mestih, kamor padajo. Tak pojav je astaek retgeske svetlobe. Retgeska svetloba astae povsod a mestih, kjer elektroi zadaejo a materijo, torej a steklei stei i a atomih oziroma molekulah plia, ki je v cevi. Shema retgeske cevi: fizika@zf42 QED 4

5 Pospešei elektroi zadevajo ob aodo i izbijajo iz je retgeske fotoe. Retgeski žarki so fotoi z eergijo ad 100 ev. Fotoe sevajo vzbujei atomi. Retgeska cev oddaja retgeske žarke tako, da pospešei elektroi zavirajo ob atomih aode. To je tako imeovao zavoro sevaje. Spekter zavorega sevaja je zveze i obsega valove z valovo dolžio od zelo velikih vredosti avzdol do ajmajše λ mi, ki ustreza ajmočejšim fotoom z eergijo E max. Poleg zavorega sevaja oddaja aoda tudi tako imeovao karakterističo sevaje. To so retgeski žarki s točo določeimi valovimi dolžiami, ki so začile za elemet iz katerega je aoda. Nastaek črtega spektra pojasimo takole: ekateri vpadli elektroi prodro skozi plašč zuajih elektroov do otrajih lupi i izbijejo iz jih eega ali več elektroov. Na izprazjea mesta skočijo elektroi iz višjih eergijskih staj, pri čemer sevajo fotoe. fizika@zf42 QED 5

Σχετικά έγγραφα

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci Linearna diferencialna enačba reda Diferencialna enačba v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci d f + p= se imenuje linearna diferencialna enačba V primeru ko je f 0 se zgornja