FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Pole magnetyczne
advertisement
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Falowe własności materii Mikroświat Fale materii Rok 1924 - francuski fizyk Louis de Broglie Potwierdzenie eksperymentalne w 1927 roku - Davisson i Germer Dyfrakcja elektronów na krysztale Pomiar z wiązką o bardzo małym natężeniu Interferencja fal jednego elektronu, uginających się na różnych płaszczyznach kryształu Zasada nieoznaczoności Pomiar położenia poruszającej się cząstki Z 1 minimum dyfrakcyjnego: Warunek na minimum: Zasada nieoznaczoności Werner Heisenberg w 1927 roku Wielkości kanonicznie sprzężone. Równanie Schrödingera Równanie Schrödingera przypisuje poruszającej się swobodnie cząstce falę o określonej częstotliwości i długości Rozwiązaniem jest funkcja opisująca przemieszczanie się fali – funkcja falowa W mechanice kwantowej nie określamy położenia cząstki, a określamy prawdopodobieństwo tego położenia. Zasada nieoznaczoności Poruszająca się cząstka paczka falowa Paczka falowa - suma fal harmonicznych różniących się częstotliwościami, a więc i długościami fal. Funkcja falowa Funkcja falowa jest często funkcją zespoloną. Sens fizyczny ma kwadrat funkcji odpowiadający prawdopodobieństwu tego,że cząstka znajduje się w określonym punkcie w przestrzeni i czasie. Wielokrotne pomiary położenia w tych samych warunkach - różne wyniki mające pewien rozkład statystyczny charakteryzujący "rozmycie" położenia w przestrzeni. Struktura atomu Model Thompsona: Eksperyment Rutherforda (1911): Masa skupiona w jądrze o rozmiarach ~ 10-14 m 10-10 m Struktura atomu Wynik oczekiwany dla modelu Thompsona: Wynik eksperymentu Rutherforda: Struktura atomu Trudności modelu Rutherforda: •Elektrony nie mogą być w spoczynku, bo siły elektrostatyczne przyciągnęłyby je do dodatniego jądra. •Jeśli elektrony krążą wokół jądra, to zgodnie z teorią Maxwella muszą emitować promieniowanie o widmie ciągłym – obserwujemy widmo liniowe! •Wskutek emisji promieniowania elektrony tracą energię i w końcu spadną na jądro. Widmo wodoru Widmo światła białego Widmo wodoru Seria Balmera: Liczba falowa: Stała Rydberga: Widmo wodoru Wzór dla wszystkich serii: m identyfikuje nazwę serii: Lymana (m=1), Balmera (m=2), Paschena (m=3), Bracketta (m=4), Pfunda (m=5). Model atomu Bohra Niels Bohr (1913) 1. Elektron w atomie może poruszać się tylko po takich orbitach, dla których orbitalny moment pędu równy jest całkowitej wielokrotności stałej Plancka . W takim stanie ruchu elektron nie emituje promieniowania elektromagnetycznego. 2. Emisja promieniowania następuje w sposób nieciągły gdy elektron zmienia swe położenie przeskakując na inna orbitę. Częstotliwość wyemitowanego wówczas promieniowania określona jest przez różnicę energii elektronu na obu orbitach: gdzie E1 i E2 oznaczają odpowiednio energie elektronu na orbitach przed i po emisji. Model atomu Bohra 2 r n h p h 2 r n p h p r n 2 I postulat Bohra Model atomu Bohra Atom wodoropodobny Równowaga sił: I postulat Bohra: n vn m rn Model atomu Bohra Energia elektronu: Model atomu Bohra 4 0 2 2 rn n 2 m Z e Energia elektronu na n-tej orbicie Model atomu Bohra Energia elektronu na n-tej orbicie Model atomu Bohra Energia fotonu wypromieniowana przy przeskoku z orbity n na orbitę m Model atomu Bohra Stała Rydberga Emisja promieniowania rentgenowskiego Promieniowanie liniowe Promieniowanie ciągłe (hamowania)
