Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Kvantové vlastnosti a popis atomu 1) Úvod 2) Kvantové vlastnosti světla 3) Vlnové vlastnosti částic 4) Model atomu 5) Spin a magnetický moment elektronu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Kvantové vlastnosti a popis atomu 1) Úvod 2) Kvantové vlastnosti světla 3) Vlnové vlastnosti částic 4) Model atomu 5) Spin a magnetický moment elektronu."— Transkript prezentace:

1 Kvantové vlastnosti a popis atomu 1) Úvod 2) Kvantové vlastnosti světla 3) Vlnové vlastnosti částic 4) Model atomu 5) Spin a magnetický moment elektronu a atomu

2 Úvod Mikroskopické objekty a systémy → nutnost využití kvantové fyziky Duální povaha objektů v mikrosvětě – vlnění a částice Elektromagnetické vlnění má i povahu kvanta (částice) Částice mají i povahu vlny (de Broglieho vlny) Kvantové vlastnosti – diskrétní hodnoty některých veličin: energie, hybnost, moment hybnost (spin) Princip superpozice – F(x 1 +x 2 + …) = F(x 1 ) + F(x 2 ) + … F(ax) = a(Fx)

3 Kvantové vlastnosti světla 1) Vyzařování absolutně černého tělesa – Planckův vyzařovací zákon → světlo se vyzařuje v kvantech Planckova konstanta: h = 6,626∙ J∙s = 4,136∙ eV∙s ħ∙c = 197 MeV∙fm = 197 eV∙nm Spektrální intenzita záření [W·sr −1 ·m −3 ]

4 Planckův zákon vyjádřený v závislosti na frekvenci

5 2) Fotoefekt → světlo se pohlcuje v kvantech. Lze tak vysvětlit, proč: 1) Pro vlnovou délku větší než prahová hodnota fotoefekt nenastane bez ohledu na intenzitu 2) Pro vlnovou délku kratší než prahová je fotoefekt i pro minimální intenzity 3) Comptonův rozptyl – světlo se šíří v kvantech γ e-e- Energie elektronu: E kin = hν - B e e-e- γ e-e- γ Rozptyl fotonů na elektronech – fotony se chovají jako kvanta (částice) s energií: E = hν Rentgenka: proud urychlených elektronu dopadající na destičku produkuje elektromagnetické záření v rentgenovské oblasti - charakteristické rentgenovské záření (čáry dané přechody elektronů v atomech) a obrácený fotoefekt, brzdné záření (spojité spektrum s hraniční minimální vlnovou délkou)

6 Vlnové vlastnosti částic Rozptyl elektronů na mříži Braggův zákon: n·λ = 2d·sin Θ d – mřížková konstanta λ – vlnová délka záření n – difrakční řád Relativistické chování Interference probíhá i v případě, když elektrony prolétají mříží po jednom Interference pozorována i pro těžší částice: Neutrony, atomy helia i molekuly fullerenu C 60

7 Bohrův model atomu Ruthefordův experiment → malé těžké jádro a oblak elektronů Nutnost vysvětlit, proč elektrony na orbitě okolo jádra nevyzařují elmg. záření a nespadnou na ně Bohrův model – tři základní předpoklady: 1)Elektrony obíhají kolem atomu po kruhové dráze 2)Stabilní dráhy bez vyzařování jsou pouze speciální. Ty pro něž je de Broglieho vlnová délka elektronu celočíselným násobkem obvodu kruhové dráhy 3)Elektron může vyzařovat nebo pohlcovat fotony pouze s energií, která je rozdílem mezi těmito stabilními drahami nλ= 2πr n

8 α = 1/137 m e c 2 = 0,511 MeV ħc = 197 eV  nm E pot = -2∙E kin Rydbergova konstanta R

9 Rydbergova konstanta: R = 1,099∙10 7 m -1

10 Franckův Hertzův pokus Potvrzení kvantové povahy energie elektronů vázaných v atomu Konkrétní trioda použitá Franckem a Hertzem Trioda – žhavená katoda produkuje elektrony a ty jsou urychlovány v prostředí rtuťových par Vlákno Mřížka Destička Klasicky – bude pozvolný růst a nemohou vzniknout maxima Bohrův model – maxima vznikají vyražením dalších elektronů – energie vyšší než jejich vazebná Vysoké napětí V, slabé brzdící napětí V 0

11 Princip korespondence u Bohrova modelu atomu Mezi kvantovou a klasickou fyzikou by měl platit princip korespondence. Platí i pro Bohrův model? Připomínka: Pro elektron v atomu vodíku platí: Frekvence oběhu elektronu: Zároveň pro poloměr platí: Dosadíme do frekvence za r = r n : Frekvence vyzařovaného záření z Bohrova modelu: n 2 = n n 1 = n + p n → ∞ f = ν stejný výsledek u vyzařování elektronu pro klasickou představu a Bohrův model pro dráhy velmi vzdálené od jádra

12 Magnetický dipólový moment elektronu (atomu) Prokázání existence vnitřního momentu částic - spinu Pohyb neutrální částice nebo atomu v nehomogenním magnetickém poli Prokázání existence diskrétních hodnot spinu a principu neurčitosti pro složky momentu hybnosti (lze určit zároveň pouze jednu a velikost momentu hybnosti – měření v z-ose zničí informaci o složce x a y) Osa z Popis vlnové funkce Možnost přechodu mezi různými projekcemi spinu pomocí vysokofrekvenčního pole


Stáhnout ppt "Kvantové vlastnosti a popis atomu 1) Úvod 2) Kvantové vlastnosti světla 3) Vlnové vlastnosti částic 4) Model atomu 5) Spin a magnetický moment elektronu."

Podobné prezentace


Reklamy Google