Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István"

Frigyes Attila Balog
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Atomfizika Fizika kurzus Dr. Seres István

2 Történeti áttekintés J.J. Thomson (1897) Katódsugárcsővel végzett kísérleteket az elektron fajlagos töltésének (e/m) meghatározására. A katódsugarat alkotó részecskét (elektront) az atom építőkövének tartotta. J.J. Thomson és az általa használt katódsugárcső1897 körül J.J. Thomson

3 Történeti áttekintés J.J. Thomson (1897) A Thomson által használt katódsugárcső

4 Történeti áttekintés J.J. Thomson (1897) Idézet J.J. Thomson 1904-ben publikált cikkéből:» Feltételezzük, hogy egy homogén pozitív töltésű homogén gömbben mozognak töltött részecskék.... Thomson mazsolás puding modellje

5 Történeti áttekintés Ernest Rutherford (1911) Rutherford alfa részecskéket tanulmányozott 1898-tól (ő fedezte fel őket) ben egy kísérlet során nagyon meglepő kísérleti eredményeket kapott, amit meg kellett magyaráznia Ernest Rutherford

6 Rutherford kísérlet

7 Rutherford kísérlet

8 Rutherford kísérlet Detector Alpha particle emitter Metal foil

9 Rutherford kísérlet eredménye Kisméretű, pozitív töltésű atommag negatív töltésű elektronok relatíve nagy térfogatban eloszolva

10 Rutherford kísérlet eredménye Probléma a Rutherford modellel. A 0. század elején felfedezték, hogy az anyag által kibocsátott illetve elnyelt fény nem folytonos spektrumú, hanem csak bizonyos frekvenciákat tartalmaz. A gyorsuló töltés sugároz (röntgen sugárzás) Hélium Oxigén Xenon

11 Bohr modell Niels Bohr (19) Rutherford felfedezte az atommagot, és igazolta, hogy negatív töltésű elektronok keringenek körülötte. Bohr ezt azzal egészítette ki, hogy az elektronok csak bizonyos pályákon keringhetnek. Igazolta, hogy a külső pályákon több elektron lehet mind a belsőkön, és hogy a külső pályák határozzák meg a kémiai tulajdonságokat. 19-ben Nobel díjat kapott az atom struktúrájának meghatározásában végzett munkájáért. Niels Bohr

12 Bohr modell k Ze e r m v r Rutherford mvr n h Bohr A két egyenletből r és v kiszámolható: v(n) kze nh r(n) h m4 kze n

13 Bohr modell r(n) E(n) h m4 kze 1 mv k n Ze e r(n) v(n) kze h A két értékből az energia kiszámolható: 1 n E(n) 1 m4 k h Z e 4 1 n kze m4 h Ze 1 n

14 Bohr modell 4 n 1 h e Z k m4 1 E(n) 4 0 h e Z k m4 1 E Tehát az elektron energiája az atomban: E 0 ra az alábbi jelölést bevezetve: 0 n E (n) E

15 Bohr modell Energiaszintek H atom E 0 1 E(n) m4 k h Z H atomra (Z=1): e 4 E n 0 18 E J 13.6 ev 07m07an1.mov

16 Bohr modell Mennyi energiát kell egy elektronnal közölni, hogy az E 1 energiaszintről az E 3 energiaszintre ugorhasson? 1.1 ev n 1 n 1 E E E E i f 1 i f

17 Bohr modell Mikor bocsát ki elektromágneses hullámot (pl. fényt) az atom?

18 Fehér fény Ibolya Vörös Rés Prizma Fényforrás

19 Atom által kibocsátott spektrum (pl. izzó gáz) Rés Prizma Atomi fényforrás Film

20 Planck Planck-féle kvantumfeltétel: Egy foton energiája (J) e = hf Planck állandó (6.63 x J s) Frekvencia (s -1 )

21 Bohr modell és Planck feltétel együtt Energiaszintek közötti különbség megegyezik a kibocsátott energiával: 1 1 E E n m 0 Innét a kibocsátott frekvencia: E0 1 1 f h n m hf

22 Bohr modell Hidrogén spektruma nm nm nm nm

23 Hidrogén spektruma a Bohr modell alapján Elektron gerjesztés + n=1 Fénykibocsátás n= n=3

24 Energia Hidrogén spektruma a Bohr modell alapján A látható fény tartományába eső színképvonalakat Balmer sorozatnak nevezzük Ultraibolya Lyman Látható Balmer Infravörös Paschen n

25 Hidrogén spektruma a Bohr modell alapján

26 Emissziós színképek Hélium Oxigén Xenon

27 Xenon emissziós színképe

28 Színkép elemzés Folytonos színkép Emissziós színkép Abszorpciós színkép

29 Színkép elemzés A Nap színképe

30 Színkép elemzés A Nap színképe

31 Színkép elemzés

32 Színkép elemzés Doppler effektus

33 Színkép elemzés Doppler effektus

34 Fotoeffektus Elektromágneses hullámmal (fénnyel) megvilágított fémlemezből elektronok lépnek ki => Einstein Foton hf energiával e fémlemez

35 Fotoeffektus

36 Fotoeffektus Einstein egyenlet: hf W ki 1 mv

37 Tömeg-energia ekvivalencia elv Einstein: E = mc Planck fotonra: E = hn A kettő kifejezéséből: Foton lendülete = mc = hn/c = h/l Fénynyomás?

38 De Broglie elmélet Hullám (pl. fény): Lendület = mc = hn/c = h/l De Broglie szerint ugyanez részecskékre: h l mv Gyakorlati alkalmazás: Neutron diffrakció L. de Broglie ( )

39 De Broglie elmélet Elektron diffrakció 5-00 kev energiájú elektronokkal Alumínium fémmel Davisson & Germer 197

40 De Broglie elmélet Elektron mint hullám => állóhullám

41 De Broglie elmélet Elektron mint hullám => állóhullám A hullámhossz a kerület egész számú többszöröse: n l n h mv r mvr n h

Hasonló dokumentumok

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István Atomfizika Fizika kurzus Dr. Seres István Történeti áttekintés 440 BC Democritus, Leucippus, Epicurus 1660 Pierre Gassendi 1803 1897 1904 1911 19 193 John Dalton Joseph John (J.J.) Thomson J.J. Thomson