Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Podobne dokumenty
Stara i nowa teoria kwantowa

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

Stany skupienia materii

p.n.e. Demokryt z Abdery. Wszystko jest zbudowane z niewidzialnych cząstek - atomów (atomos ->niepodzielny)

Źródła światła. W lampach płomieniowych i jarzeniowych źródłem promieniowania jest wzbudzony gaz. Widmo lamp jarzeniowych nie jest ciągłe!

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

Fizyka 3.3 WYKŁAD II

Mechanika kwantowa. Erwin Schrödinger ( ) Werner Heisenberg

Wykład 17: Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Wczesne modele atomu

Atom wodoru i jony wodoropodobne

Wykład Budowa atomu 1

Temat: Promieniowanie atomu wodoru (teoria)

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Model Bohra budowy atomu wodoru - opis matematyczny

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ

Teorie wiązania chemicznego i podstawowe zasady mechaniki kwantowej Zjawiska, które zapowiadały nadejście nowej ery w fizyce i przybliżały

r. akad. 2012/2013 Atom wodoru wykład 5-6 Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Atom wodoru Zakład Biofizyki 1

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu

Rysunek 3-23 Hipotetyczne widmo ciągłe atomu Ernesta Rutherforda oraz rzeczywiste widmo emisyjne wodoru w zakresie światła widzialnego

Chemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki

FALE MATERII. De Broglie, na podstawie analogii optycznych, w roku 1924 wysunął hipotezę, że

Elementy mechaniki kwantowej. Mechanika kwantowa co to jest? Fale materii hipoteza de Broglie'a Funkcja falowa Równanie Schrödingera

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

Równanie falowe Schrödingera ( ) ( ) Prostokątna studnia potencjału o skończonej głębokości. i 2 =-1 jednostka urojona. Ψ t. V x.

gęstością prawdopodobieństwa

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Elementy mechaniki kwantowej. Mechanika kwantowa co to jest? Funkcja falowa Równanie Schrödingera

IV. TEORIA (MODEL) BOHRA ATOMU (1913)

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

Tytuł: Dzień dobry, mam na imię Atom. Autor: Ada Umińska. Data publikacji:

II.1 Serie widmowe wodoru

Elementy mechaniki kwantowej. Mechanika kwantowa co to jest? Fale materii hipoteza de Broglie'a Funkcja falowa Równanie Schrödingera

r. akad. 2012/2013 Atom wodoru wykład V-VI Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Atom wodoru Zakład Biofizyki 1

r. akad. 2012/2013 wykład III-IV Mechanika kwantowa Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Mechanika kwantowa

III. EFEKT COMPTONA (1923)

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Wstęp do astrofizyki I

VII. CZĄSTKI I FALE VII.1. POSTULAT DE BROGLIE'A (1924) De Broglie wysunął postulat fal materii tzn. małym cząstkom przypisał fale.

Jak matematycznie opisać własności falowe materii? Czym są fale materii?

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N

Jak matematycznie opisać własności falowe materii? Czym są fale materii?

Podstawy fizyki wykład 3

Elektronowa struktura atomu

RÓWNANIE SCHRÖDINGERA NIEZALEŻNE OD CZASU

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Światło ma podwójną naturę:

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.

Atom wodoru. Model klasyczny: nieruchome jądro +p i poruszający się wokół niego elektron e w odległości r; energia potencjalna elektronu:

Wykład FIZYKA II. 12. Mechanika kwantowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: JFM s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Jednowymiarowa mechanika kwantowa Rozpraszanie na potencjale Na początek rozważmy najprostszy przypadek: próg potencjału

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

V. RÓWNANIA MECHANIKI KWANTOWEJ

Kwantowa natura promieniowania

Atom. Aleksander Gendarz. Cel fizyki: ująć przyrodę jako różne przejawy tego samego zespołu praw. - Richard Feynman

Fale materii. gdzie h= J s jest stałą Plancka.

Wykład Budowa atomu 2

Doświadczenie Younga Thomas Young. Dyfrakcja światła na dwóch szczelinach Światło zachowuje się jak fala - interferencja

Stany skupienia materii

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

h 2 h p Mechanika falowa podstawy pˆ 2

Problemy fizyki początku XX wieku

Opracowała: mgr Agata Wiśniewska PRZYKŁADOWE SPRAWDZIANY WIADOMOŚCI l UMIEJĘTNOŚCI Współczesny model budowy atomu (wersja A)

Fizyka klasyczna i kwantowa. Krótka historia fizyki.

Wykład Budowa atomu 3

Wykład 9 Podstawy teorii kwantów fale materii, dualizm falowo-korpuskularny, funkcja falowa, równanie Schrödingera, stacjonarne równanie

Elementy fizyki kwantowej. Obraz interferencyjny. Motto. Funkcja falowa Ψ. Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż.

Falowa natura materii

Elektronowa struktura atomu

Energetyka Jądrowa. Wykład 28 lutego Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Promieniowanie jonizujące i metody radioizotopowe. dr Marcin Lipowczan

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Dualizm korpuskularno falowy

Fizyka 1 Wróbel Wojciech

FALOWY I KWANTOWY OPIS ŚWIATŁA. Światło wykazuje dualizm korpuskularno-falowy. W niektórych zjawiskach takich jak

Wstęp do astrofizyki I

Wykład 26. Elementy mechaniki kwantowej.

FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań

falowa natura materii

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

IX. MECHANIKA (FIZYKA) KWANTOWA

Elementy fizyki kwantowej. Obraz interferencyjny. Funkcja falowa Ψ. Funkcja falowa Ψ... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż.

Światło fala, czy strumień cząstek?

Spis treści. Przedmowa redaktora do wydania czwartego 11

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Transkrypt:

Fizyka 3 Konsultacje: p. 39, Mechatronika marzan@mech.pw.edu.pl Zaliczenie: 1 sprawdzian 30 pkt 15.1 18 3.0 18.1 1 3.5 1.1 4 4.0 4.1 7 4.5 7.1 30 5.0 http:\\adam.mech.pw.edu.pl\~marzan Program: - elementy fizyki ciała stałego - półprzewodniki, jonika - optyka geometryczna i falowa - foton jako cząstka, zagadnienia fizyki współczesnej

Stany skupienia materii Ciała stałe - ustalony kształt i objętość - uporządkowanie dalekiego zasięgu - oddziaływania harmoniczne Ciecze -słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu -tworzą powierzchnię swobodna Gazy -cząsteczki poruszają się swobodnie - oddziaływanie jedynie w wyniku zderzeń -duża ściśliwość Płyny Siła styczna do powierzchni płynu (naprężenie ścinające) powoduje odkształcenie (płynięcie)

Modele budowy materii Arystoteles (około. 350 p.n.e) : materia jako ośrodek ciągły Demokryt (około 400 p.n.e.) : atom jako niepodzielna cząstka, materia jest kombinacją atomów John Dalton (1808) Atom jest jednolity, niezmienny i niepodzielny. Wszystkie atomy danego pierwiastka chemicznego mają identyczne właściwości. Atomy danego pierwiastka A różnią się od atomów pierwiastka B. Związki chemiczne powstają przez łączenie się pierwiastków w stałych stosunkach

Elektrony Elektryzowanie ciał oraz przepływ ładunku jest możliwy dzięki nośnikom ładunku elektronom i jonom. Doświadczenie Thomsona (1897 r.) q/m = 1.7 10 11 C/kg Masa cząstki naładowanej promieniowania katodowego jest około 000 razy mniejsza niż masa zjonizowanego wodoru (protonu).

Właściwości elektronu Eksperyment Milikana : wyznaczenie ładunku elektronu e = 1.60 10-19 C m = 9.109 10-31 kg

Modele atomu Thomsona i Rutherforda Model Thomsona rodzynki w cieście Doświadczenie Rutherforda

Model budowy atomu Rutherforda 10-15 m 10-10 m Masa i ładunek dodatni atomu skupione w jądrze

Model Bohra Problemy modelu Rutherforda: -promieniowanie synchrotronowe (elektron spada na jądro) -widma atomowe (np. świecącego gazu) nie są ciągłe

Model Bohra Balmer układ linii w widmie wodoru Rydberg R H =10 97 000 m 1 Lyman widmo w nadfiolecie n=,3,4... Serie Paschena, Bracketta, Pfunda, Humphreya - podczerwień n =1,,3... n>n

Model Bohra postulaty 1. Elektron porusza się po orbicie kołowej dookoła jądra. Energia elektronu jest stała (nie wypromieniowuje energii). Dozwolone są orbity, dla których orbitalny moment pędu elektronu jest równy całkowitej wielokrotności wyrażenia h/π 3. Wypromieniowanie lub pochłanianie kwantu następuje wtedy, kiedy elektron przeskakuje z jednej dozwolonej orbity na drugą. Częstotliwość wyemitowanego (pochłoniętego) promieniowania jest taka, że E = hν L n = n h π stała Plancka n- liczba kwantowa

Model Bohra widmo wodoru

Model Bohra energia elektronu m u e r n n = Ze 4πε 0rn Ln = meunrn = n h π E( n) = E ( n) E ( n) E( n) = p + m e Z ( 4πε ) h n 0 e k 4 1 n=1 stan podstawowy n= stan zjonizowany Długość promieniowania 4 1 = 1 m e 1 1 3 λ 4πε 0 4πhe c n m R µ = 1+ R m e M R H

Stara i nowa teoria kwantowa Braki teorii Bohra: - podane jedynie położenia linii, brak natężeń -nie tłumaczy ilości elektronów na poszczególnych orbitach - model działa gorzej dla atomów z więcej niż jednym elektronem Zasada korespondencji: Kwantowy opis staje się klasycznym dla dużych liczb kwantowych

Hipoteza de Broglie a Cząstka posiadająca pęd odpowiada fali L h = meunrn n nλ=πr π n = Na obwodzie orbity dozwolonej mieści się całkowita liczba długości fal de Broglie a

Falowe własności materii Doświadczenie Davissona-Germera: falowe własności elektronów Doświadczenie Thomsona: dyfrakcja elektronów na cienkiej folii polikrystalicznej Doświadczenie Sterna: dyfrakcja atomów wodoru i helu na kryształach fluorku litu i chlorku sodu

Zasada nieoznaczoności Heisenberga Nie można dokładnie wyznaczyć i położenia, i pędu cząstki. Cząstka może przebywać długo na poziomach energetycznych o ściśle określonej energii. Czas życia masywnych cząstek jest ograniczony x p h 4π E t h 4π

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Opis fali Wektor falowy (liczba falowa) Częstotliwość i częstość kołowa Równanie fali biegnącej (w dodatnim kierunku osi x) = Ψ v x t f x v t Ψ = Ψ Równanie różniczkowe fali

Funkcja falowa elektronu Funkcja falowa opisuje prawdopodobieństwo, że jeśli pomiar nastąpił w chwili t cząstka znajduje się pomiędzy x i x+dx P( x, t) dx = Ψ * Ψdx = Ψ dx gęstość prawdopodobieństwa

Równanie Schrödingera Funkcje falowe są rozwiązaniami równania Schrödingera Przypadek stacjonarny (niezależny od czasu) gradient energia elektronu Funkcje własne i stany własne: potencjał w którym jest elektron -skończone -jednoznaczne -ciągłe Elektron istnieje Wartości funkcji i pochodnych funkcji na granicach obszarów są identyczne nie ma gwałtownych zmian prawdopodobieństwa znalezienia elektronu.

Równanie Schrödingera próg potencjału V E<V V 0 I 0 II 0 Klasycznie Obszar I v 1 = E m Elektron nie przechodzi do obszaru II Kwantowo Obszar I Obszar II Elektron wnika w obszar II Prawdopodobieństwo jego znalezienia zanika wykładniczo

Bariera potencjału o skończonej szerokości T exp m V ( E) h 0 l Elektron może przejść przez barierę, pomimo że ma za małą energię. Prawdopodobieństwo przejścia maleje wykładniczo z szerokością bariery.

Model atomu: studnia potencjału Wewnątrz studni: Fala padająca i odbita nakładają się Elektron musi spełniać warunki fali stojącej

Ciekawostki