Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
2.2. Экспериментальное обоснование основных идей квантовой теории
Внешний фотоэффект - испускание электронов из вещества под действием электромагнитного излучения.
Внутренний фотоэффект - перераспределение электронов между энергетическими уровнями твердого тела, происходящее под действием проникшего внутрь света.
-скорость фотоэлектронов, m-его масса.
Вольтамперная характеристика фотоэффекта – зависимость фототока I от, образуемого потоком электронов, испускаемых катодом под действием света, от напряжения U между электродами.
Фотоэффект не возникает, если частота света меньше некоторой характерной для каждого металла величины , называемой красной границей фотоэффекта.
При неизменном спектральном составе света, падающего на катод, сила фототока насыщения Iн прямо пропорциональна световому потоку Ф.
Максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты распространяющихся электромагнитных колебаний и не зависит от его интенсивности (2-ой закон внешнего фотоэффекта).
hν=Aвых+E. Е= hν-Aвых =0,004*10-19Дж. h=6,62*10-34 Дж*с.
красная граница фотоэффекта:λкр=(hc)/A откуда работа выхода электронов: A=(hc)/λкр=(6.62*10-34*3*108)/6.2*10-7=3.2*10-19 Дж
Кинетическая энергия выбиваемых электронов: Еk=hν-A, учтем, что ν=c/λ, получим Ek=((hc)/λ)-A; Ek=((6.62*10-34*3*108)/(0.5*10-4))-9.1*10-19=-5.128*10-19 Дж
Найдем работу выхода электронов: νmin=A/h откуда
A=νminh=4.3*1014*6.62*10-34=28.47*10-20 Дж
Кинетическая энергия фотонов:
Ek=((hc)/λ)-A=((6.62*10-34*3*108)/3*10-7)-28.47*10-20=3.773*10-19 Дж
; N= =
=>
Энергия , необходимая для преодоления задерживающего поля Красная граница фотоэффекта Используя выражения, получим: Отсюда =>
, т.к. , ,
а => тогда . Ответ в В/м или Н/Кл
, отсюда , для лития Авых=2,38 эВ.
Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и -излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.
Sin900
Sin00
Комптоновская длина волны (λc) — параметр размерности длины, характерный для релятивистских квантовых процессов; выражается через массу m частицы и универсальные постоянные
Максимальное изменение длины волны излучения наблюдается для угла рассеяния , и оно равно =180°, и оно равно ,
где - комптоновская длина волны электрона.
=>
, =>
Изменение длины волны света рентгеновских лучей при комптоновском рассеянии определяется формулой ,
где - угол рассеяния, m – масса электрона. Отсюда
Энергия рассеянного фотона , энергия падающего фотона ,Найдем часть энергии
Энергия рассеянного фотона , энергия падающего фотона , =>, ,
отсюда находим изменение , используя выражение , получаем
, энергия падающего фотона , , тогда энергия рассеян. фотона ,
Атомные спектры, спектры оптические, получающиеся при испускании или поглощении света (электромагнитных волн) свободными или слабо связанными атомами; такими спектрами обладают, в частности, одноатомные газы и пары. Они являются линейчатыми — состоят из отдельных спектральных линий. Они наблюдаются в виде ярких цветных линий при свечении газов или паров в электрической дуге или разряде (спектры испускания) и в виде тёмных линий (спектров поглощения).
Молекулярные спектры, оптические спектры испускания и поглощения, а также комбинационного рассеяния света, принадлежащие свободным или слабо связанным между собой молекулам. М. с. имеют сложную структуру. Типичные М. с. — полосатые, они наблюдаются в испускании и поглощении и в комбинационном рассеянии в виде совокупности более или менее узких полос в ультрафиолетовой, видимой и близкой инфракрасной областях, распадающихся при достаточной разрешающей силе применяемых спектральных приборов на совокупность тесно расположенных линий.
Опыты по рассеянию α-частиц в веществе, затем опыт по прохождению α-частиц в веществе через золотую фольгу.
Согласно электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные волны и вследствие этого непрерывно терять энергию. В результате электроны будут приближаться к ядру и в конце концов упадут на него. Таким образом, атом Резерфорда оказывается неустойчивой системой, что опять-таки противоречит действительности.
2-й постулат Бора: При переходе атома из состояния с энергией En в состояние с энергией Em (En > Em) излучается один фотон (квант), энергия которого равна: hnnm = En – Em
Правило квантования, приводящее к правильным, согласующимся с опытом значениям энергий стационарных состояний атома водорода, было угадано Бором. Бор предположил, что выполняется следующее соотношение между скоростью движения электрона и радиусом орбиты:
Здесь m – масса электрона, v– его скорость, rn – радиус стационарной круговой орбиты. Правило квантования Бора позволяет вычислить радиусы стационарных орбит электрона в атоме водорода и определить значения энергий.
2-ой постулат Бора , отсюда ,
так как , тогда , длина волны
подставить значения констант в уравнение. Ответ в Дж или в эВ.
подставить значения констант в уравнение. Ответ в Дж или в эВ.
Согласно второму постулату Бора частота излучения, соответствующая переходу электрона с одной орбиты на другую, определяется формулой или - (1). С другой стороны - (2),
где с=3*108 м/с – скорость света, -длина волны излученного атомом фотона. Приравнивая равные части уравнений (1) и (2). Получаем , откуда изменение кинетической энергии электрона
Переходы 1,2,3-излучение. Ответ: наибольшей частоты переход 3
Переходы 4,5-поглощение. Ответ: наибольшей частоты переход 4