Budowa i promieniowanie atomow

background image

1

BUDOWA I PROMIENIOWANIE

ATOMÓW

background image

2

FALE ELEKTROMAGNEYCZNE – WIDMO FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH

Teoria korpuskularna

foton

λ

λ

ν

ν

1

~

,

,

E

hc

E

c

h

p

h

E

=

=

=

stała Plancka h = 6,6·10

-34

J·s

1J =

eV

19

10

6

,

1

1 ⋅

Prędkość fal świetlnych w próżni

c = 3·10

8

m/s.

Związek między częstotliwością

i długością fali elektromagnetycznej

λ

ν

c

=

background image

3

Zakres długości fali

Nazwa

Energia

0,38 < λ < 0,77 µm (1 µm = 10

-6

m)

światło widzialne (fale świetlne)

3800 Å

< λ <

7700 Å

(1 Å = 10

-10

m)

od

fioletu

do

czerwieni

λ > (7700 Å) 770 nm

podczerwień

λ < 380 nm (1 nm = 10

-9

m)

nadfiolet (ultrafiolet)

λ < 380 nm

130 < λ < 380 nm

nadfiolet bliższy

~ eV

10 < λ <130 nm

nadfiolet dalszy

~ eV

0,01 < λ < 10 nm

fale rentgenowskie

~ 10

3

eV (keV)

10

-4

< λ < 0,01 nm

promienie γ

~ MeV

λ< 10

-4

nm

składowa γ promieniowania kosmicznego

> MeV

λ > 770 nm

770 < λ < 3000 nm

podczerwień bliższa

< eV

3 < λ < 100 µm

podczerwień dalsza

< eV

10

-3

< λ < 1 m

mikrofale(~cm), radarowe

λ > 10

-2

m

fale radiowe i telewizyjne

może być λ ~ 10

3

km (ν ~ 10

2

Hz)

background image

4

ŹRÓDŁO FAL ŚWIETLNYCH – WZBUDZONE ATOMY - ŹRÓDŁO PROMIENIOWANIA ŚWIETLNEGO

Promieniowanie atomów według modelu Bohra

2

0

2

2

2

4

n

n

n

r

Ze

r

m

πε

υ

=

k

c

k

pot

n

n

pot

k

n

E

E

E

E

r

Ze

m

E

E

E

=

=

=

+

=

,

2

4

2

1

0

2

2

πε

υ

n = 1, 2, 3, ... główna liczba kwantowa

+Ze

e

e

e

r

n

n

υ

I postulat kwantowy (stan stacjonarny atomu)

W atomie istnieją takie orbity, po których poruszające się elektrony nie promieniują energii.

h

n

r

m

n

n

=

υ

,

π

2

h

=

h

n = 1, 2, 3, ... główna liczba kwantowa

II postulat kwantowy (stan stacjonarny atomu)

Każda emisja lub też absorpcja energii promieniowania odpowiada przejściu elektronu

pomiędzy dwoma orbitami stacjonarnymi. Promieniowanie emitowane w czasie takiego

przejścia jest określone wzorem:

nm

nm

m

n

nm

h

E

E

E

ω

ν

h

=

=

=

background image

5

Atomy wodoropodobne (1 elektron w atomie)

Rozmiar atomu wodoru w stanie podstawowym:

m

r

Z

n

r

r

n

10

1

1

10

53

,

0

,

=

=

Prędkość:

c

c

n

Z

c

n

Z

n

=

=

=

=

137

1

,

1

1

α

υ

υ

α

υ

, c – prędkość światła w próżni

Stała struktury subtelnej:

137

1

=

α

Skwantowane stany energii atomu:

(

)

2

1

2

2

2

0

2

2

1

1

2

1

n

E

Z

n

c

m

Z

E

n

=

=

α

Energia stanu podstawowego atomu wodoru:

(

)

eV

c

m

E

6

,

13

2

1

2

0

2

1

=

=

α

(

)

wodoru

atom

Z

n

1

,

1

=

=

Energia spoczynkowa elektronu swobodnego:

MeV

c

m

511

,

0

2

0

=

Widmo wodoru

=

=

2

2

1

2

1

1

1

m

n

hc

E

Z

hc

h

λ

λ

ν

takie „długości fal” promieniują atomy

Stała Rydberga:

1

1

807

,

109736

=

=

cm

R

hc

E

M

stała Rydberga dla skończonej masy jądra:

1

580

,

109677

1

=

+

=

cm

m

m

R

R

p

e

M

M

=

1836

1

p

e

m

m

background image

6

Serie widmowe

Lymanna

n=1

Theodore Lyman

(1874 - 1954)

Balmera

n=2

Johann J. Balmer

(1825 –1898)

Rok odkrycia: 1885

Paschena

n=3

Louis K.H.F. Paschen

(1865 -1947)

Rok odkrycia: 1908

Bracketta

n=4

Frederick S. Brackett

(1896 – 1988)

Rok odkrycia: 1922

Pfunda

n=5

August H. Pfund

(1879–1949)

Rok odkrycia: 1924

Humphreysa

n=6

Curtis J. Humphreys

(1898- 1986)

Rok odkrycia: 1953

Elektron swobodny

E > 0

n

3

2

1

E

0

s. Paschena

s. Balmera

(widzialne linie serii)

s. Lymanna

-13,6 eV

Dozwolone przejścia elektronu

background image

7

Animacja serii widmowych w atomie wodoru

http://www.bigs.de/en/shop/anim/termsch01.swf

background image

8

ISTOTA DYFRAKCJI (UGIĘCIA)

Dyfrakcja – zespół zjawisk, które występują, gdy fale rozchodzą się w obecności przeszkód.

Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie

Obraz ugiętego światła = obraz po przejściu światła przez siatkę dyfrakcyjną

L

Zasada Huygensa

każdy punkt ośrodka, do którego dotarło czoło fali w chwili

wcześniejszej, jest źródłem wtórnej fali kulistej o tej samej częstości,

co fala(padająca) pierwotna.

λ – długość fali padającej, L – rozmiar otworu

Gdy λ ≈ L, na otworze występuje dyfrakcja.

Christiaan Huygens

(1629-1695)

minima

n

L

k

mw

±

=

π

α

sin

2

,

λ

π

2

k

maksima

 +

±

=

2

1

sin

2

n

L

k

n

π

α

,

λ

π

2

k

L

x >> L

α

α

α

k=1

k=1

α
ekran

Prążek centralny

0

D

Wyznaczenie szerokości szczeliny z obserwacji obrazu ugiętego

1

,

sin

2

2

1

sin

2

1

=

=

=

n

L

kL

π

α

λ

π

α

2

2

2

1

2

sin

+

=

D

x

D

α

α

λ

sin

=

L

(np. L ~ mikronów można wyznaczyć)

- Dyfrakcja elektronów (fali de Broglie’a elektronów)

rozmiar atomu:

(

)

m

eV

E

e

10

3

10

10

~

λ

obserwacja struktur krystalicznych

- Dyfrakcja promieni X (E~keV)

background image

9

INTERFERENCJA FAL ŚWIETLNYCH

Doświadczenie Younga

różnica dróg optycznych promieni

k

d

α

sin

=

położenie maksimów

d

k

k

λ

α

=

sin

d – odległość szczelin

k – rząd prążka interferencyjnego

Ilustracja doświadczenia Younga

Odbicie światła od cienkich płytek

(prążki jednakowej grubości)

różnica dróg interferujących promieni

(

)

LM

n

CD

LC

+

=

n – współczynnik załamania

różnica dróg promieni odbitych

λ

β

2

1

cos

2

+

=

hn

( )

λ

,

n

=

- obraz barwny, gdy mamy źródło światła

białego (kolorowe smugi na powierzchni, np. plama

oliwy)

może wystąpić interferencja promieni przechodzących

L – źródło światła
S

Z

– szczeliny

(siatka interferencyjna
– zasada działania)

h

α

β

C

L

D

M

background image

10

Pierścienie Newtona

Prążki są wynikiem interferencji promieni odbitych od

tylnej powierzchni soczewki z odbitych od przedniej

powierzchni płytki płasko – równoległej.

Dla światła

białego powstają wielobarwne prążki dla

monochromatycznego jasne i ciemne prążki.

Interferometr Michelsona

D

1

, D

2

– płytki płasko – równoległe

Z

1

, Z

2

– zwierciadła

L – źródło światła

Pierwszy bardzo dokładny

pomiar prędkości światła (c = const)

h

Układ do obserwacji

Z

1

D

D

L

Z

2

Luneta

Pierścienie Newtona

2

2

λ

+

=

h

h – zmienne

background image

11

POLARYZACJA ŚWIATŁA

• podwójne załamanie światła w kryształach i polaryzacja światła przy podwójnym załamaniu

• zasada działania Nikola; polaryzatory i analizatory

• prawo Malusa

• polaryzacja przez odbicie, kąt Brewstera

• polaryzacja przez załamanie

Polaryzacja przez odbicie,

kąt Brewstera

Zasada działania Nikola;

polaryzatory i analizatory

Dwójłomność kryształów


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
BUDOWA JĄDRA ATOMOWEGO, PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ xp
PROMIENIOWANIE ATOMÓW WZBUDZONYCH
Budowa jądra atomowego(1)
39 Budowa jądra atomowego Energia jądrowa Reakcje jądrowe Reaktory jądrowe 2
Budowa jadra atomowego, sily ja Nieznany (2)
39 Budowa jądra atomowego Energia jądrowa Reakcje jądrowe Reaktory jądrowe
SPRAWDZIAN BUDOWA JĄDRA ATOMOWEGO, Publikacje
BUDOWA JĄDRA ATOMOWEGO
Budowa jądra atomowego
promień atomowy
Budowa jadra atomowego, siły jadrowe, defekt masy
7 BUDOWA ATOMU I PROMIENIOTW ôRCZO Ü ć zadania maturalne
4 6 budowa atomu,promieniotwórczosc izotopy
chemia, BUDOWA ATOMÓW, WIĄZANIA

więcej podobnych podstron