Файл: Лабораторная работа 4 по квантовой физике Выполнили Сафиуллин С. Р и Яхин А. Д проверил Ишембетов Р. Х уфа2023.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.12.2023

Просмотров: 83

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

600 К
УФИМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙФизико-технический институтОпределения резонансного потенциалаатома инертного газаЛабораторная работа №4по квантовой физикеВыполнили: Сафиуллин С.Р и Яхин А.ДПроверил: Ишембетов Р.ХУфа-2023Цель работы: изучение процесса возбуждения атомов ртути электронами,измерение первого потенциала возбуждения (резонансного потенциала).ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ.Уровни энергии атомов. Планетарная модель атома и квантовыепостулаты Бора.Атом построен из тяжелого положительно заряженного ядра иокружающих его электронов. По классической механике такая системаможет находиться в равновесии лишь при условии, если электроны будутобращаться вокруг ядра по каким-то орбитам. Однако, с точки зрения клас-сической электродинамики, такой атом был бы все же неустойчив, так какпри движении с ускорением электроны должны были бы излучать энергию ввиде электромагнитных волн и, следовательно, постепенно падать к ядру.Вместе с тем и частота обращения при этих условиях должна была бы непре-рывно меняться, и мы получили бы сплошной спектр вместо резкихспектральных линий. Тот факт, что этого на самом деле не наблюдается, иатомы испускают резкие спектральные линии, указывает на ихзамечательную устойчивость, противоречащую классическойэлектродинамике.Постулат о существовании устойчивых стационарных состоянийосцилляторов является необходимой предпосылкой для вывода правильнойформулы излучения абсолютно черного тела. Нильсу Бору (1913 г.) при-надлежит заслуга отчетливой формулировки этого положения и обобщенияего на любые атомные системы. Тем самым впервые с полной ясностью былапоказана неприменимость классической физики к внутриатомным
движениям. Идея о квантах, высказанная Планком в применении к обменуэнергией между полем излучения и линейными осцилляторами, приобрелауниверсальное значение как выражение наиболее характерной особенностипроцессов внутриатомного мира.В основу развитой им квантовой теории строения атома Бор положилследующие два постулата:I. Атомы и атомные системы могут длительно пребывать только вопределенных состояниях — стационарных состояниях, — в которых,несмотря на происходящие в них движения заряженных частиц, они неизлучают и не поглощают энергию-В этих состояниях атомные системыобладают энергиями, образующими дискретный ряд: Е1, Е2, ... , Еn. Состояния3эти характеризуются своей устойчивостью; всякое изменение энергии врезультате поглощения или испускания электромагнитного излучения или врезультате соударения может происходить только при полном переходе(скачком) из одного из этих состояний в другое.II. При переходе из одного стационарного состояния в другое атомыиспускают или поглощают излучение только строго определенной частоты.Излучение, испускаемое или поглощаемое при переходе из состояния Еm всостояние Еn, монохроматично, и его частота ω определяется из условия:Оба эти постулата резко противоречат требованиям классическойэлектродинамики, так как по первому постулату атомы не излучают,несмотря на то, что образующие их электроны совершают ускоренноедвижение (например, обращение по замкнутым орбитам), а по второму —испускаемые частоты не имеют ничего общего с частотами периодическихдвижений электронов.Опыты Франка и Герца.Формулированные в предыдущем пункте квантовые постулаты Боранашли наиболее непосредственное экспериментальное подтверждение вопытах Дж. Франка и Густава Герца, к описанию этих опытов мы ипереходим.Идея опытов заключается в следующем: атомы или молекулы более илименее разреженного газа обстреливаются медленными электронами; приэтом исследуется распределение скоростей электронов до и послесоударений. Если соударения происходят упруго, то распределениескоростей в результате соударений не изменяется, и, наоборот, принеупругих соударениях часть электронов теряет свою энергию, отдавая ее
атомам, с которыми они испытали соударения, и распределение скоростейменяется.В результате опытов Франка и Герца оказалось, что:1. При скоростях электронов, меньших некоторой критическойскорости, соударение происходит вполне упруго, т. е. электрон не передаетатому своей энергии, но отскакивает от него, изменяя лишь направлениесвоей скорости.2. При скоростях, достигающих критической скорости, удар происходитнеупруго, т. е. электрон теряет свою энергию и передает ее атому, которыйпри этом переходит в другое стационарное состояние, характеризуемоебольшей энергией.Таким образом, атом или вообще не воспринимает энергию(упругий удар), или воспринимает ее только в количествах, равныхразности энергий в двух стационарных состояниях.

U .B
0
2.3
4.7
6.3
7.8
9.4
11.0
12.6
14.2

I мкА
0.7
5.2
11.5
16.1
22.3
30.7
43.2
38.7
24.3

U .B
16.5
18.1
19.7
20.5
21.3
22
23.6
24.4
25.2
26.8

I мкА
28.1
36.8
49.4
59.2
66.99
64.2
73
81.2
93.4


1200 К

U .B
0
5.5
7.8
10.2
11.0
12.6
14.2
17.3
18.9

I мкА
2
53
96
122
138
140
128
108
115

U .B
20.5
21.3
25.2
28.3
31.5
33.5
35.5
38.0
40

I мкА
124
132
143
138
136
142
161
158
149
Для 600 К: Uрез = U – UUрез = 23.6 – 11 = 12.6 ВДля 1200 К: Uрез = U – UUрез = 23.6 – 11.8 = 11.8 ВВывод: мы в этой лабораторной работе ознакомились с опытом Франки и Герца и определили резонансный потенциал атома инертного газа Получили результаты:

  1. Для 600 К: Uрез – 12,6 В

  2. Для 1200 К: Uрез – 11.8 B

Смотрите также файлы