BUDOWA I PROMIENIOWANIE ATOMÓW
FALE ELEKTROMAGNEYCZNE  WIDMO FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH
Fale Å›wietlne (c = 3‡108 m/s) 1mm = 10-3 µm
1 Å = 10-10 m
0,38 <  < 0,77 µm Å›wiatÅ‚o widzialne (fale Å›wietlne)
3800 Å <  < 7700 Å (1 Å = 10-10 m) 1 µm = 10-6 m
fiolet czerwień 1 nm = 10-9 m
 > (7700 Å) 770 nm podczerwieÅ„
 < 380 nm nadfiolet (ultrafiolet)
 < 380 nm:
130 <  < 380 nm nadfiolet bli\
szy ~ eV
10 <  <130 nm nadfiolet dalszy ~ eV
0,01 <  < 10 nm fale rentgenowskie ~ 103 eV (keV)
10-4 <  < 0,01 nm promienie Å‚ ~ MeV
< 10-4 nm składowa ł promieniowania kosmicznego > MeV
 > 770 nm:
770 <  < 3000 nm podczerwień bli\
sza < eV
3 <  < 100 µm podczerwieÅ„ dalsza < eV
10-3 <  < 1 m mikrofale(~cm), radarowe
 > 10-2 m fale radiowe i telewizyjne
mo\
e być  ~ 103 km (½ ~ 102 Hz)
c
ëÅ‚½ = , c = 3Å"108 m / söÅ‚
w pró\
ni
ìÅ‚ ÷Å‚

íÅ‚ Å‚Å‚
Teoria korpuskularna
h½
E = h½ , p =
c
foton
hc 1
E = , E ~
 
h = staÅ‚a Plancka = 6,63‡10-34 J‡s
1
1J = Å"1019 eV
1,6
1
y
RÓDA
O FAL ÅšWIETLNYCH  WZBUDZONE ATOMY - y
RÓDA
O
PROMIENIOWANIA ÅšWIETLNEGO
- Promieniowanie atomów według modelu Bohra
2
mÅn Ze2
=
rn 4Ä„µ0rn2
mÅnrn = nh - I postulat kwantowy  stan stacjonarny atomu
n = 1, 2, 3, ...główna liczba kwantowa
h= h 2Ä„
e
Ån
1 Ze2
2
En = Ek + Epot = mÅn - ;
rn
e
2 4Ä„µ0rn
+Ze
Epot = -2Ek , Ec = -Ek
e
- Atomy wodoropodobne (1 elektron w atomie)
r1n
rn = , r1 = 0,53Å"10-10 m - atom wodoru w stanie podstawowym
Z
Z Å"Ä… Z Å"Å1 1
Ån = Å" c = , Å1 = Ä… Å" c = Å" c
n n 137
c  prędkość światła w pró\
ni
1
ą = stała struktury subtelnej
137
1 1 1
2 2 2
En = - Z Ä… (m0c2)n = Z E1 skwantowane stany energii atomu
2
2 n2
1
2
E1 = - Ä… (m0c2)= -13,6 eV energia stanu podstawowego atomu wodoru
2
m0c2 = 0,511 MeV energia spoczynkowa elektronu swobodnego
1
2
E1 = - Ä… (m0c2) (n = 1, Z = 1) atom wodoru
2
2
Widmo wodoru
Enm = En - Em = h½ =hÉnm - II postulat kwantowy Bohra
nm
2
Z E1 ëÅ‚ 1 1 öÅ‚
hc 1
ëÅ‚h½ = öÅ‚
= takie  długości fal promieniują atomy
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ - ÷Å‚
  hc n2 m2
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
E1 M
= R" =1,097373Å"107 m-1 staÅ‚a Rydberga
hc
M
R"
RM = =1,096775Å"107 m-1 staÅ‚a Rydberga dla skoÅ„czonej masy jÄ…dra
me
1+
mp
ëÅ‚ öÅ‚
=
ìÅ‚me mp 11836÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
Serie widmowe:
Elektron swobodny
E > 0
n
- Lymanna
E
"
0
- Balmera
- Paschena
3
s. Paschena
- Bracketa
- Pfunda
- Humphysa
2
s. Balmera
(widzialne linie serii)
-13,6 eV
1
s. Lymanna
Dozwolone przejścia elektronu
INTERFERENCJA FAL ÅšWIETLNYCH
Metody realizacji interferencji fal optycznych(przykłady)
- Doświadczenie Younga
" = d sinąk ró\
nica dróg optycznych promieni

sinąk = k poło\
enie maksimów
d
3
d  odległość szczelin
ekran
L  z
ródło światła
SZ SZ2
SZ  szczeliny
Ä…
(siatka interferencyjna  zasada
L
działania)
SZ1 "
k  rzÄ…d prÄ…\
ka interferencyjnego
- Odbicie światła od cienkich płytek(prą\
ki jednakowej grubości)
Ä…
M
D
L
h
²
C
" = (LC + CD)n - LM ró\
nica dróg interferujących promieni
n  współczynnik załamania
1
" = 2hn cos ² +  ró\
nica dróg promieni odbitych
2
" = "(n,) - obraz barwny, gdy mamy z
ródło światła białego(kolorowe smugi na
powierzchni, np. plama oliwy)
(mo\
e być interferencja promieni przechodzących)
- interferencja wywołana przez cienkie, klinowe warstwy

" = 2hn + , gdy ą małe
2
L
Ä…
h
4
- Pierścienie Newtona
prÄ…\
ki:
interferencja promieni odbitych od
tylnej powierzchni soczewki z
odbitych od przedniej powierzchni
płytki płasko  równoległej

" = 2h +
h
2
h  zmienne
- Interferometr Michelsona
D1, D2  płytki płasko  równoległe
Z1, Z2  zwierciadła
L  z
ródło światła
Pierwszy bardzo dokładny pomiar prędkości światła (c = const)
Z2
D1
D2
L
Z1
Luneta
5
ISTOTA DYFRAKCJI (UGI
CIA)
Dyfrakcja  zespół zjawisk, które występują, gdy fale rozchodzą się w obecności
przeszkód
Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie
Zasada Huygensa:
Ka\
dy punkt ośrodka, do którego dotarło czoło
fali w chwili wcześniejszej, jest z
ródłem wtórnej
fali kulistej o tej samej częstości, co
L
fala(padajÄ…ca) pierwotna.
  długość fali padającej
L  rozmiar otworu
Gdy  H" L, na otworze występuje dyfrakcja.
Ä…
Ä…1 k=1
Ä…
0 PrÄ…\
ek centralny
L
x >> L
D
Ä…1 k=1
ekran
Obraz ugiętego światła = obraz po przejściu światła przez siatkę dyfrakcyjną
L 2Ä„
k sinÄ…mw = Ä…Ä„ Å" n - minima k a"
2 
L 1
ëÅ‚n öÅ‚
k sinÄ…n = Ä…Ä„ +
ìÅ‚ ÷Å‚ - maxima
2 2
íÅ‚ Å‚Å‚
6
- Wyznaczenie szerokości szczeliny z obserwacji obrazu ugiętego
1 1 2Ä„
kLsinÄ… = LsinÄ… = Ä„ , n = 1
2 2 
D 2
sinÄ… =
2
1
ëÅ‚
x2 + DöÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚
2
íÅ‚ Å‚Å‚

L =
sinÄ…
(np. L ~ mikronów mo\
na wyznaczyć)
- Dyfrakcja elektronów (fali de Broglie a elektronów)
e(E ~ 103 eV)H" 10-10 m rozmiar atomu
obserwacja struktur krystalicznych
- Dyfrakcja promieni X (E~keV)
POLARYZACJA ÅšWIATA
A
- podwójne załamanie światła w kryształach i polaryzacja światła przy podwójnym
załamaniu
- zasada działania Nikola; polaryzatory i analizatory
- prawo Malusa
- polaryzacja przez odbicie, kÄ…t Brewstera
- polaryzacja przez załamanie
7