fyzika.petrnovotny.at maturitní témata z fyziky a jiné užiteèné informace...
døíve fyzika.smoula.net
Web je od záøí 2014 spuštìn na nové adrese fyzika.petrnovotny.at a optimalizován pro mobilní telefony

Elektronový obal (atomová fyzika)

pøi zkoumání el. obalu napomáhá spektroskopie (Balmer, 1885 - spektrum vodíku)
Bohr (1913) - poprvé popsal zákonitosti mezi stavbou vodíku a jeho spektrem
Pøi pøechodu atomu z energetického stavu En do stavu Em (En>Em) atom vyzáøí foton s frekvencí f:
hf=En-Em


Energie atomù je kvantována:

experimentální ovìøení - Franck-Hertzùv pokus (1912-14)

elektrony jsou mezi K a M urychlovány
brzdné napìtí U´ mezi M a A brání elektronùm s menší energií než eU´ doletìt na A

pozorovány velké poklesy anodového proudu IA pro U=n5 V
vysvìtlení - pro Hg: E2-E1=5 eV
Ee<5eV => srážky elektronù s atomy Hg jsou pružné, elektron doletí k A
Ee5eV => elektron pøedá energii atomu Hg => Hg pøejde do excitovaného stavu, vyzáøí pøijatou energii ve formì záøení; elektron nedoletí k A => poklesne anodový proud IA

Vysvìtlení, proè je energie elektronù kvantována:
Uvažujeme-li pohyb èástice vázaný na úseèku délky L a vlnovou povahu èástice, pak na úseèce vzniká stojatá vlna
n=1 stojatá vlna pravdìpodobnost výskytu èástice
n=2 stojatá vlna pravdìpodobnost výskytu èástice
n=3 stojatá vlna pravdìpodobnost výskytu èástice
...
Èástice se nachází jen v urèitých stavech charakterizovaných celým èíslem n.
L=nλn/2
λn=2L/n
v=h/(mλ)
E=½mv2=½mh2/(mλn)2=n2h2/(8mL2)


Modely atomù

1) Pudinkový (Thomsonùv) model
koule pudinku pøedstavuje kladný náboj atomu, rozinky pøedstavují elektrony
vyvrácen objevem jádra (Rutherford 1911)

2) Planetární (Rutherfordùv) model
analogie pohybu elektronu kolem jádra s pohybem planet ve sluneèní soustavì
rozpor s pozorováním

3) Bohrùv model
elektrony obíhají jen po urèitých kruhových drahách, energii pøijímají nebo vyzaøují jen pøechodem z jedné dráhy na druhou
ovìøení Franck-Hertzovým pokusem
platí uspokojivì jen pro vodík
polomìr atomu vodíku: rn=r1
rychlost elektronu: vn=v1/n
energie atomu: En=E1/n², E1=-13,6eV

4) Sommerfeldùv (slupkový) model
elektrony obíhají po eliptických drahách, které se stáèí
stav elektronu je urèen 3 kvantovými èísly
hlavní kvantové èíslo n
- urèuje energii a velikost elektron. orbitalu
n=1,2,3,...
vedlejší kvantové èíslo l
- urèuje tvar orbitalu
l=0,1,2,...,n-1
magnetické kvantové èíslo m
- urèuje orientaci elektron. orbitalu v prostoru
m=0,±1,±2,...,±l
hlavnímu kv. èíslu n odpovídá n2 kvantových stavù
spinové kvantové èíslo s
- urèuje orientaci elektronu
s=±½
celkem hlavnímu kv. èíslu n odpovídá 2n2 kvantových stavù

5) Schrödingerùv (kvantový) model
kvantová èísla n,l,m vychází z øešení tzv. Schrödingerových rovnic

6) Diracùv model
z øešení Schrödingerových rovnic vychází i spinové èíslo

Periodická soustava
2 zákony, které nemají v makrosvìtì obdobu:
1) Princip nerozlišitelnosti èástic
- všechny elektrony jsou zcela stejné, nelze je rozlišit (narozdíl od kvant. stavù, které jsou rozlišeny kvant. èísly)
2) Pauliho vyluèovací princip (z r. 1924)
- v daném systému nemohou souèasnì existovat dva elektrony v témž kvantovém stavu ( se stejnými hodnotami n,l,m,s)
- platí pro fermiony(napø. elektrony, neutrony, protony), neplatí pro bosony (napø. fotony)

Lasery
atomy pøi pøechodu z vyššího (excitovaného) stavu E2 do nižšího stavu E1 mohou vyzáøit foton: hf21=E2-E1
absorpce fotonu - elektron pøejde do excitovaného stavu absorpce fotonu - elektron pøejde do excitovaného stavu spontánní emise spontánní emise - náhodný pøechod

luminiscence - spontánní emise - nekoherentní svìtlo (napø. záøivky, obrazovky, svìtlušky)

buzení atomu:
a) interakcí s èásticí
b) vysokou teplotou
c) ozáøením

Stimulovaná emise (popsal Einstein 1916)
stimulovaná emise
foton s frekvencí fmn dopadne na atom v excitovaném stavu, pøimìje ho k pøechodu do nižšího stavu za vyzáøení dalšího fotonu - oba mají stejnou frekvenci a fázi, jsou koherentní
celý proces se mùže lavinovitì opakovat

metastabilní hadiny - excitované energetické hladiny, v nichž atomy setrvávají relativnì dlouho (øádovì 10-8s)

He-Ne laser

sráža He a elektronu => metastabilní hladina E3
srážka He (ve stavu E3) s Ne (E0) => atomy Ne do stavu E2 (více obsazená než E1)
pøi pøechodu NE z E2 do E1 se vyzáøí foton o vln. délce 633 nm (èervené svìtlo) a spustí stimulovanou emisi dalších fotonù
opakovanými odrazy na zrcadlech vzniká koherentní svazek laserového svìtla

nahorumenu • Web designed by Petr Novotný © Petr Novotný 2004-2021 [CNW:Counter]