ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 368
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
где Θ – угол рассеяния (угол между направлениями распространения фотона до и после рассеяния).Перейдя к длинам волн: λ’ – λ = λk(1 – cos Θ), гдеλk = h/mec – комптоновская длина волны электрона.Уменьшение энергии фотона после комптоновского рассеяния называется комптоновским сдвигом. В классической электродинамике рассеяние электромагнитной волны на заряде (томсоновское рассеяние) не сопровождается уменьшением её частоты.+Объяснить эффект Комптона в рамках классической электродинамики невозможно. С точки зрения классической физики электромагнитная волна является непрерывным объектом и в результате рассеяния на свободных электронах изменять свою длину волны не должна. Комптон дал теорию этого явления. Он рассматривал эффект как результат соударения фотонов с электронами атомов, на которых происходят рассеяние рентгеновских лучей. Элементарная теория эффекта Комптона основывается на применении к процессу соударения фотона с электроном закона сохранения энергии и закона сохранения импульса.30. Масса и импульс фотона. Давление света.Фотон – элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле – света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Фотоны обозначаются буквой γ, поэтому их часто называют гамма-квантами. Фотон – безмассовая нейтральная частица. Массу покоя фотона считают равной нулю, основываясь на эксперименте и теоретических обоснованиях, описанных выше. Поэтому скорость фотона равна скорости света.Если энергия фотона равна E, то импульс p связан с энергией соотношением E = cp, где c – скорость света (скорость, с которой в любой момент времени движется фотон как безмассовая частица). Для сравнения, для частиц с ненулевой массой покоя связь массы и импульса с энергией определяется формулой E2 = c2p2+ m2c2.+В вакууме энергия и импульс фотона зависят только от его частоты ν (или, что эквивалентно, от длины волны λ = c/ν): E = ħω = hν , p = ħk и следовательно, величина импульса есть:
p = ħk = h/λ = hν/c, k – волновой векторДавление света – давление, которое оказывает световое (и вообще электромагнитное) излучение, падающее на поверхность тела. Давление электромагнитного излучения является следствием того, что оно, как и любой материальный объект, обладающий энергией E и движущийся со скоростью v, также обладает импульсом p = Ev/c². А поскольку для электромагнитного излучения v = c, то p = E/c.Корпускуля́рно-волново́й дуали́зм (или Ква́нтово-волново́й дуали́зм) — принцип, согласно которому любой физический объект может быть описан как с использованием математического аппарата, основанного на волновых уравнениях, так и с помощью формализма, основанного на представлении об объекте как частице или системе частиц. В частности, волновое уравнение Шрёдингера не накладывает ограничений на массу описываемых им частиц, и следовательно, любой частице, как микро-, так и макро-, может быть поставлена в соответствие волна де Бройля. В этом смысле любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства.31 и 34. Линейчатый спектр атома водорода. Спектральные серии. Объяснение спектра атома водорода по Бору.Спектр атома водорода линейчатый т.е. представляет собой совокупность отстоящих друг от друга на разное состояние спектральных линий. Все спектральные линии спектра атома водорода могут быть выражены обобщенной формулой Бальмера ν=R(1/n2-1/m2); R=3,29*1015 с-1 –постоянная Риппера, 1/λ=R’(1/n2-1/m2); R’=R/c=1,1*107 м-1; m и n –номера энергетических состояний. n-приход m-уход. Все линии спектра атома водорода делятся на серии: ультрафиолетовый области света соответствует серия Леймана возникающая при переходе электронов на первый энергетический уровень. В видимой области соответствует серия Бальмера возникающая при переходе на 2й энергетический уровень. Инфа-красный-серия Пашена, Брэкета, Пфунта, Хэмфри, возникает при переходе электронов на 3й, 4й,5й,6й энергетические уровни соответственно. Каждая серия представляет собой совокупность спектральных линий и характеризует наибольшее и наименьшее значение частоты или длины волны. Минимальная частота(максимальная длина волны) соответствует переходу с соседнего энергетического уровня. Max частота(минимальная длина волны) переход с max удаленного энергетического уровня.
Согласно Бору линейчатость спектра связана с дискретностью энергетических состояний. νmin (λmax) m=n+1; . νmax (λmin) m→∞; hν=Em-En ν=En-Em/h; ν=meZ2e4(1/n2-1/m2)/8ε02n2h3; Z=1: mee4/8ε02n2h3=R.32. Резерфорд в 1911 г. предложил ядерную (планетарную) модель атома. По этой модели, вокруг положит ядра, имеющего заряд Zе (Z — порядковый номер элемента в системе Менделеева, е — элементарный заряд), размер 10–15—10–14 м и массу, почти равную массе атома, в обл с линейными размерами порядка 10–10 м по замкнутым орбитам движутся е, образуя электрон оболочку атома.Т.к. атомы нейтральны, то заряд ядра равен суммарн заряду е, т. е. вокруг ядра должно вращаться Z е.Предположим, что е движ вокруг ядра по круговой орбите радиуса r. При этом кулоновск сила взаимодействия между ядром и е сообщает е центростремит ускорение. 2 з-н Ньютона для е, движущ по окружности под действием кулоновск силы, имеет вид где тe, и v — масса и скорость е на орбите радиуса r, 0 — электрическая постоянная.
1 постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме суще стационарные (не изменяющ со временем) состояния, в кот он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответств стационарные орбиты, по кот движутся e. Движение e по стационарным орбитам не сопровождается излучением ЭМ волн.В стационарном состоянии атома е, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантован знач момента импульса, удовлетворяющи усл гдете — масса электрона, v — его скорость по n-й орбите радиуса rn, ћ = h/(2). +2 постулат Бора (правило частот): при переходе e с одной стационарной орбиты на др излуч (поглощается) один фотон с энергией равной разности энергий соответствующ стационарн состояний (Еn и Em — соответственно энергии стационарн состояний атома до и после излучения (поглощения)). При Еm<Еn происходит излуч фотона (переход атома из состоян с больш энергией в состояние с меньш энергией, т. е. переход электрона с более удален от ядра орбиты на более близлежащ), при Еm>Еn — его поглощение (переход атома в состояние с больш энергией, т. е. переход е на более удален от ядра орбиту).Набор возмож дискретных частот = (En—Em)/h квантовых переходов и опред линейчат спектр атома.33. В опыте Франка и Герца исследовалась зависимость силы тока I от ускоряющего потенциала U в трёхэлектродной вакуумной лампе (рис. 1), наполненной п арами ртути при давлении 1 мм ртутного столба, т. е. U(I) - вольтамперная характеристика (ВАХ) газонаполненного триода. Ускоряющий потенциал (напряжение UУ) приложен между сеткой (С) и разогретым нитью накала катодом (К), а между анодом (А) и сеткой создана небольшая (1 В) задерживающая электроны разность потенциалов UЗ.Основные черты наблюдаемых в опыте процессов таковы: Нагретый нитью накала (Н) катод испускает (эмиттирует) электроны. Скорость электронов определяется температурой (10
3 К) катода и составляют в среднем 105 м/c, что соответствует энергии 10-1 эВ. Ускоренные в промежутке между катодом и сеткой до скоростей 106 м/c (энергии 10 эВ) электроны, испытывают столкновения с атомами паров ртути (ртуть в опыте Франка и Герца и атомы других элементов в наших опытах, см. табл. 1), которыми заполнена лампа. Таким образом, можно считать, что эмиттированные катодом электроны получают всю энергию от ускоряющего поля при прохождении разности потенциалов между катодом и сеткой. Далее электроны попадают в пространство между сеткой и анодом, где действует задерживающий потенциал.35. В 1924г. Луи де Бройль (французский физик) пришел к выводу, что двойственность света должна быть распространена и на частицы вещества - электроны. Гипотеза де Бройля заключалась в том, что электрон, корпускулярные свойства которого (заряд, масса) изучаются давно, имеет еще и волновые свойства, т.е. при определенных условиях ведет себя как волна.Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов.Идея де Бройля состояла в том, что это соотношение имеет универсальный характер, справедливый для любых волновых процессов. Любой частице, обладающей импульсом р, соответствует волна, длина которой вычисляется по формуле де Бройля. - волна де Бройляp =mv- импульс частицы, h - постоянная Планка.Волны де Бройля, которые иногда называют электронными волнами, не являются электромагнитными.В 1927 году Дэвиссон и Джермер ( амер. физик ) подтвердили гипотезу де Бройля обнаружив дифракцию электронов на кристалле никеля. Дифракционные максимумы соответствовали формуле Вульфа - Брэггов 2dsin n, а брэгговская длина волны оказалась в точности равной .
p = ħk = h/λ = hν/c, k – волновой векторДавление света – давление, которое оказывает световое (и вообще электромагнитное) излучение, падающее на поверхность тела. Давление электромагнитного излучения является следствием того, что оно, как и любой материальный объект, обладающий энергией E и движущийся со скоростью v, также обладает импульсом p = Ev/c². А поскольку для электромагнитного излучения v = c, то p = E/c.Корпускуля́рно-волново́й дуали́зм (или Ква́нтово-волново́й дуали́зм) — принцип, согласно которому любой физический объект может быть описан как с использованием математического аппарата, основанного на волновых уравнениях, так и с помощью формализма, основанного на представлении об объекте как частице или системе частиц. В частности, волновое уравнение Шрёдингера не накладывает ограничений на массу описываемых им частиц, и следовательно, любой частице, как микро-, так и макро-, может быть поставлена в соответствие волна де Бройля. В этом смысле любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства.31 и 34. Линейчатый спектр атома водорода. Спектральные серии. Объяснение спектра атома водорода по Бору.Спектр атома водорода линейчатый т.е. представляет собой совокупность отстоящих друг от друга на разное состояние спектральных линий. Все спектральные линии спектра атома водорода могут быть выражены обобщенной формулой Бальмера ν=R(1/n2-1/m2); R=3,29*1015 с-1 –постоянная Риппера, 1/λ=R’(1/n2-1/m2); R’=R/c=1,1*107 м-1; m и n –номера энергетических состояний. n-приход m-уход. Все линии спектра атома водорода делятся на серии: ультрафиолетовый области света соответствует серия Леймана возникающая при переходе электронов на первый энергетический уровень. В видимой области соответствует серия Бальмера возникающая при переходе на 2й энергетический уровень. Инфа-красный-серия Пашена, Брэкета, Пфунта, Хэмфри, возникает при переходе электронов на 3й, 4й,5й,6й энергетические уровни соответственно. Каждая серия представляет собой совокупность спектральных линий и характеризует наибольшее и наименьшее значение частоты или длины волны. Минимальная частота(максимальная длина волны) соответствует переходу с соседнего энергетического уровня. Max частота(минимальная длина волны) переход с max удаленного энергетического уровня.
Согласно Бору линейчатость спектра связана с дискретностью энергетических состояний. νmin (λmax) m=n+1; . νmax (λmin) m→∞; hν=Em-En ν=En-Em/h; ν=meZ2e4(1/n2-1/m2)/8ε02n2h3; Z=1: mee4/8ε02n2h3=R.32. Резерфорд в 1911 г. предложил ядерную (планетарную) модель атома. По этой модели, вокруг положит ядра, имеющего заряд Zе (Z — порядковый номер элемента в системе Менделеева, е — элементарный заряд), размер 10–15—10–14 м и массу, почти равную массе атома, в обл с линейными размерами порядка 10–10 м по замкнутым орбитам движутся е, образуя электрон оболочку атома.Т.к. атомы нейтральны, то заряд ядра равен суммарн заряду е, т. е. вокруг ядра должно вращаться Z е.Предположим, что е движ вокруг ядра по круговой орбите радиуса r. При этом кулоновск сила взаимодействия между ядром и е сообщает е центростремит ускорение. 2 з-н Ньютона для е, движущ по окружности под действием кулоновск силы, имеет вид где тe, и v — масса и скорость е на орбите радиуса r, 0 — электрическая постоянная.
1 постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме суще стационарные (не изменяющ со временем) состояния, в кот он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответств стационарные орбиты, по кот движутся e. Движение e по стационарным орбитам не сопровождается излучением ЭМ волн.В стационарном состоянии атома е, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантован знач момента импульса, удовлетворяющи усл гдете — масса электрона, v — его скорость по n-й орбите радиуса rn, ћ = h/(2). +2 постулат Бора (правило частот): при переходе e с одной стационарной орбиты на др излуч (поглощается) один фотон с энергией равной разности энергий соответствующ стационарн состояний (Еn и Em — соответственно энергии стационарн состояний атома до и после излучения (поглощения)). При Еm<Еn происходит излуч фотона (переход атома из состоян с больш энергией в состояние с меньш энергией, т. е. переход электрона с более удален от ядра орбиты на более близлежащ), при Еm>Еn — его поглощение (переход атома в состояние с больш энергией, т. е. переход е на более удален от ядра орбиту).Набор возмож дискретных частот = (En—Em)/h квантовых переходов и опред линейчат спектр атома.33. В опыте Франка и Герца исследовалась зависимость силы тока I от ускоряющего потенциала U в трёхэлектродной вакуумной лампе (рис. 1), наполненной п арами ртути при давлении 1 мм ртутного столба, т. е. U(I) - вольтамперная характеристика (ВАХ) газонаполненного триода. Ускоряющий потенциал (напряжение UУ) приложен между сеткой (С) и разогретым нитью накала катодом (К), а между анодом (А) и сеткой создана небольшая (1 В) задерживающая электроны разность потенциалов UЗ.Основные черты наблюдаемых в опыте процессов таковы: Нагретый нитью накала (Н) катод испускает (эмиттирует) электроны. Скорость электронов определяется температурой (10
3 К) катода и составляют в среднем 105 м/c, что соответствует энергии 10-1 эВ. Ускоренные в промежутке между катодом и сеткой до скоростей 106 м/c (энергии 10 эВ) электроны, испытывают столкновения с атомами паров ртути (ртуть в опыте Франка и Герца и атомы других элементов в наших опытах, см. табл. 1), которыми заполнена лампа. Таким образом, можно считать, что эмиттированные катодом электроны получают всю энергию от ускоряющего поля при прохождении разности потенциалов между катодом и сеткой. Далее электроны попадают в пространство между сеткой и анодом, где действует задерживающий потенциал.35. В 1924г. Луи де Бройль (французский физик) пришел к выводу, что двойственность света должна быть распространена и на частицы вещества - электроны. Гипотеза де Бройля заключалась в том, что электрон, корпускулярные свойства которого (заряд, масса) изучаются давно, имеет еще и волновые свойства, т.е. при определенных условиях ведет себя как волна.Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов.Идея де Бройля состояла в том, что это соотношение имеет универсальный характер, справедливый для любых волновых процессов. Любой частице, обладающей импульсом р, соответствует волна, длина которой вычисляется по формуле де Бройля. - волна де Бройляp =mv- импульс частицы, h - постоянная Планка.Волны де Бройля, которые иногда называют электронными волнами, не являются электромагнитными.В 1927 году Дэвиссон и Джермер ( амер. физик ) подтвердили гипотезу де Бройля обнаружив дифракцию электронов на кристалле никеля. Дифракционные максимумы соответствовали формуле Вульфа - Брэггов 2dsin n, а брэгговская длина волны оказалась в точности равной .