BUDOWA I PROMIENIOWANIE ATOMÓW

Transkrypt

1 BUDOWA I PROMIENIOWANIE ATOMÓW

2 FALE ELEKTROMAGNEYCZNE WIDMO FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH Teoria orpusulara foto hν E hν, p c hc E, E ~ stała Placa h 6, J s J 0,6 9 ev Prędość fal świetlych w próżi c m/s. Związe między częstotliwością i długością fali eletromagetyczej c ν

3 Zares długości fali Nazwa Eergia 0,38 < < 0,77 µm ( µm 0-6 m) światło widziale (fale świetle) 3800 Å < < 7700 Å ( Å 0-0 m) od fioletu do czerwiei > (7700 Å) 770 m podczerwień < 380 m ( m 0-9 m) adfiolet (ultrafiolet) < 380 m 30 < < 380 m adfiolet bliższy ~ ev 0 < <30 m adfiolet dalszy ~ ev 0,0 < < 0 m fale retgeowsie ~ 0 3 ev (ev) 0-4 < < 0,0 m promieie γ ~ MeV < 0-4 m sładowa γ promieiowaia osmiczego > MeV > 770 m 770 < < 3000 m podczerwień bliższa < ev 3 < < 00 µm podczerwień dalsza < ev 0-3 < < m mirofale(~cm), radarowe > 0 - m fale radiowe i telewizyje może być ~ 0 3 m (ν ~ 0 Hz) 3

4 ŹRÓDŁO FAL ŚWIETLNYCH WZBUDZONE ATOMY - ŹRÓDŁO PROMIENIOWANIA ŚWIETLNEGO Promieiowaie atomów według modelu Bohra mυ r Ze 4πε 0r e υ E E pot E + E E, pot Ze mυ 4πε r E c E,, 3,... główa liczba watowa 0 +Ze r e e I postulat watowy (sta stacjoary atomu) W atomie istieją taie orbity, po tórych poruszające się eletroy ie promieiują eergii. mυ r h, h h π,, 3,... główa liczba watowa II postulat watowy (sta stacjoary atomu) Każda emisja lub też absorpcja eergii promieiowaia odpowiada przejściu eletrou pomiędzy dwoma orbitami stacjoarymi. Promieiowaie emitowae w czasie taiego przejścia jest oreśloe wzorem: E m E E m hν m hω m 4

5 Atomy wodoropodobe ( eletro w atomie) Rozmiar atomu wodoru w staie podstawowym: r 0 r, r 0,53 0 m Z Prędość: Z α Z υ υ c, υ c α Stała strutury subtelej: α c, c prędość światła w próżi Swatowae stay eergii atomu: E Z α ( m0c ) Z E Eergia stau podstawowego atomu wodoru: E ( m c ) 3, 6 ev Eergia spoczyowa eletrou swobodego: 0 α (, Z ) atom wodoru m c 0, 5 0 MeV Widmo wodoru h hc Z E hc m ν taie długości fal promieiują atomy Stała Rydberga: E hc R M 09736,807 cm stała Rydberga dla sończoej masy jądra: R R M 09677,580 m cm m M e e m p m p 5

6 Serie widmowe Lymaa Theodore Lyma ( ) Balmera Joha J. Balmer (85 898) Ro odrycia: 885 Eletro swobody E > 0 E 0 Paschea 3 Louis K.H.F. Pasche ( ) Ro odrycia: s. Paschea Bracetta 4 Frederic S. Bracett ( ) Ro odrycia: 9 s. Balmera (widziale liie serii) Pfuda 5 August H. Pfud ( ) Ro odrycia: 94 s. Lymaa Dozwoloe przejścia eletrou -3,6 ev Humphreysa Curtis J. Humphreys 6 ( ) Ro odrycia: 953 6

7 Aimacja serii widmowych w atomie wodoru 7

8 ISTOTA DYFRAKCJI (UGIĘCIA) Dyfracja zespół zjawis, tóre występują, gdy fale rozchodzą się w obecości przeszód. Dyfracja a pojedyczej szczeliie Zasada Huygesa ażdy put ośroda, do tórego dotarło czoło fali w chwili L wcześiejszej, jest źródłem wtórej fali ulistej o tej samej częstości, co fala(padająca) pierwota. długość fali padającej, L rozmiar otworu Gdy L, a otworze występuje dyfracja. Obraz ugiętego światła obraz po przejściu światła przez siatę dyfracyją L x >> L α α α 0 D Prąże cetraly α era - Dyfracja eletroów (fali de Broglie a eletroów) 3 0 rozmiar atomu: ( E ~ 0 ev ) 0 m obserwacja strutur rystaliczych - Dyfracja promiei X (E~eV) e miima masima L siα mw ± π, π L siα ± π +, π Christiaa Huyges (69-695) Wyzaczeie szeroości szczeliy z obserwacji obrazu ugiętego π Lsiα Lsiα π, siα (p. L ~ miroów moża wyzaczyć) x D + D 8 L siα

9 INTERFERENCJA FAL ŚWIETLNYCH Doświadczeie Youga Odbicie światła od cieich płyte różica dróg optyczych promiei d siα (prążi jedaowej grubości) położeie masimów si α d d odległość szczeli rząd prąża iterferecyjego różica dróg iterferujących promiei ( LC + CD) LM współczyi załamaia różica dróg promiei odbitych h cos β + α M L źródło światła S Z szczeliy (siata iterferecyja zasada działaia) h L β C D (,) - obraz barwy, gdy mamy źródło światła białego (olorowe smugi a powierzchi, p. plama oliwy) może wystąpić iterferecja promiei przechodzących Ilustracja doświadczeia Youga 9

10 Pierścieie Newtoa Prążi są wyiiem iterferecji promiei odbitych od tylej powierzchi soczewi z odbitych od przediej powierzchi płyti płaso rówoległej. Dla światła białego powstają wielobarwe prążi dla moochromatyczego jase i cieme prążi. h + h zmiee Iterferometr Michelsoa D, D płyti płaso rówoległe Z, Z zwierciadła L źródło światła Pierwszy bardzo dołady pomiar prędości światła (c cost) Z D D L Z h Pierścieie Newtoa Lueta Uład do obserwacji 0

11 POLARYZACJA ŚWIATŁA podwóje załamaie światła w ryształach i polaryzacja światła przy podwójym załamaiu zasada działaia Niola; polaryzatory i aalizatory prawo Malusa polaryzacja przez odbicie, ąt Brewstera polaryzacja przez załamaie Polaryzacja przez odbicie, ąt Brewstera Zasada działaia Niola; polaryzatory i aalizatory Dwójłomość ryształów