Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Promieniowanie ciała doskonale czarnego :
Ciałem doskonale czarnym – ciało którego współczynnik pochłaniania
promieniowania św. jest równy 1 – całkowicie pochłania promieniowanie
świetlne niezależnie od częst. Moc dp(f) przypadająca a przedział częst. df
w okolicy f jest proporcjonalna do szerokości tego przedziału : dP(f)=e(f)df.
Współczynnik proporcjonalności nazywa się widmową zdolnością emisyjną
i charakteryzuje każde źródło światła. Całkowita moc promieniowania
emitowanego przez źródło zwana jest również całkowitą zdolnością emisyjną:
s=ò0¥dP(f)= ò0¥e(f)df. Prawo Stefana-Boltzmana : Całkowita zdolność
emisyjna ciała doskonale czarnego jest proporcjonalna do czwartej potęgi jego
temp. s(T)=aT4, a-stała empiryczna. Prawo przesunięć Wiena – iloczyn
temperatury i długości fali odpowiadającej maks. widmowej zdolności emisyjnej
w tej temp. jest stały : Tl0=const lub f0/T=const.
Jak wzrost temperatury ciała doskonale ciemnego wpływa na charakterystykę emitowanego przez nie promieniowania:
Doświadczenia wykazały , że zależność en,T od częstości n przy różnych
temperaturach T ciała doskonale czarnego ma postać pokazaną na wykresie.
Przy podnoszeniu temperatury
T ciała maksimum en,T przesuwa się do obszaru dużych częstości.
Hipoteza de Broglia i jej doświadczalne potwierdzenie
1924 – Louis de Broglie postawił hipotezę, że skoro
światło posiada dualną naturę
, to być może i materia oprócz właściwości typowych
dla cząstek, posiada właściwości falowe.
W cząstce poruszającej się ruchem jednostajnym
prostoliniowym posiadającej pęd p, oraz całkowita
energię E, odpowiada według de Broglia fala płaska
o częstotliwości:
oraz długości:
W 1927 roku wykazano, że poruszająca się cząstka
elektryczna wykazuje właściwości falowe.
Falowe właściwości materii ujawniają się tym bardziej
im mniejsza jest masa poruszającej się cząstki.
Związane są z hipotezą, że analogicznie jak światło, również cząstki elementarne mają własności korpuskularno-falowe. Potwierdziło to doświadczenie Davisona-Germera, w którym zaobserwowano dyfrakcję elektronów na monokrysztale niklu, a następnie ich interferencję.
Dwa rodzaje prędkości fali:
- prędkość fazowa:
,
w = > c – ozn. To że prędkość fali De Brogila jest dużo
większa od prędkości światła.
- prędkość ruchowa:
, ,
prędkość falowa zależy od częstotliwości:
Falowa natura materii oznacza, że wszystkie cząstki mają naturę
falową (i odwrotnie) wszystkie fale mają naturę cząstkową.
Efekt Comptona
Efektu Comptona nie da się tłumaczyć naturą falową dla promieniowania
i rendgena. W widmie promieniowania rendgenowskiego występują
fale o częstotliwości mniejszej niż fala padająca.
Występowanie dodatkowej długości fali w widmie promieniowania
rozproszonego nie daje się wytłumaczyć falową naturą promieniowania.
Zjawisko Comptona można traktować jako wynik sprężystego zderzenia
fotonu z elektronem.
Chodzi tu o elektrony wewnątrzatomowe (nie na powłoce walencyjnej).
Jeśli w grę wchodzą atomy lekkich pierwiastków. są stosunkowo niewielkie
w porównaniu z energią twardych fotonów rendgenowskich, z którymi
mamy do czynienia obserwując zjawisko Comptona. Wobec tego można
zaniedbać z wystarczającym przybliżeniem en. wiązania elektronów i traktować
je jako elektrony swobodne o początkowej energii = 0.
Wzór Comptona na przesunięcie fali:
ze wzoru:
wzór Copmtona można zapisać:
Rozumowanie powyższe można stosować do przypadku gdy fotony
zderzają się z elektronami tak słabo związanymi z atomami, że
ich energię wiązania można zaniedbać wobec dużej energii fotonu.
Tylko wtedy można uważać elektrony za swobodne. Przy zderzeniu
fotonu z elektronem, który jest b. silnie związany z atomem o dużej
masie, nie zachodzi wymiana pędów i energii. Rozproszony foton ma
taką samą dl. Fali jak foton padający, dlatego w rozproszonych
promieniach Rendgena obserwuje się promieniowanie o niezmienionej i
o zmienianej dł. fali.
Model Atomu według Bohra według Rutherford’a
MODEL ATOMU WEDŁUG BOHRA
Pierwszy postulat Bohra – atom może istnieć tylko w zupełnie określonych wyróżnionych stanach kwantowych, mianowicie w takich, w których jego moment pędu jest równy wielkości stałej Planka podzielonej przez 2p.
, n = 1,2,3,...
Atom znajdujący się w wyróżnionym stanie kwantowym nie promieniuje wbrew klasycznej elektrodynamice, jest to stan stacjonarny, w stanie tym atom posiada określoną energię.
Drugi postulat Bohra – promieniowanie towarzyszy przeskokowi elektronu z wyższego do niższego energetycznie stanu kwantowego, odwrotnie pochłanianiu promieniowania odpowiada przeskok z niższego do wyższego stanu kwantowego.
Częstość drgań emitowanego bądź pochłanianego promieniowania dane jest wzorem:
, n>m
Model Bohra - aby wyjaśnić stabilność atomu wprowadza pojęcie
skwantowanych orbit elektronów.
MODEL ATOMU WEDŁUG RUTHERFORD’A
Według tego modelu atom składa się z jądra w którym skupiona jest masa atomu i ładunki dodatnie oraz ujemne naładowane elektrycznie, które krążą wokół jądra po orbitach.
Częstotliwość wysyłanego przez atom promieniowania jest równa
częstotliwości obiegu elektronu po orbicie.
Model Rutherforta - atomy przypominają miniatury układu
Słonecznego , elektrony poruszają się wokół jądra.
Absorpcja i emisja promieniowania. (Współczynnik Eisteina)
W zjawiskach absorpcji i emisji wg. Einsteina wyróżnia się 3procesy scharakteryzowane 3 współczynnikami Einsteina:
I - absorpcją proporcjonalną do natężenia światła wiązki padającej scharakteryzowanej wsp. absorpcji promieniowania czyli prawdopodobieństwem absorpcji B m
II - emisję spontaniczną niezależną od rodzaju promieniowania, scharakteryzowaną wsp. Emisji spontanicznej lub prawdopodobieństwa emisji spontanicznej A nm
III - Emisję indukowaną (wymuszoną) tj. emisję kwantów proporcjonalną do natężenia promieniowania padającego scharakteryzowaną wsp. Emisji indukowanej czyli prawdopodobieństwem emisji indukowanej B
Aby wzór ten stał się identyczny ze wz. Planca, Einstein założył że:
1. prawdopodobieństwo emisji indukowanej ze stanu wzbudzonego, i prawdopodobieństwo absorpcji fotonów w stanie podstawowym są sobie równe B = B
2. stosunek emisji spontanicznej do emisji indukowanej B= B
Nn- Liczba atomów w stanie podstawowym.
Nm- Liczba atomów w stanie wzbudzonym
Cząsteczki elementarne.
Cząstki elementarne są to najmniejsze części , z których składa
się materia.
Klasyfikacja ze względu na spin (obrót wokół własnej osi):
SPINpołówkowy całkowity
(elektron, proton, neutron) (foton)
fermiony bozony
Oddziaływania jądrowe:
Słabe silne
leptony hadrony
(niepodzielne) (składają siękwarków)
fermiony (bozony
(proton i neutr ) (mezony- kwarek i antykwarek)
Proton uud , Neutron udd.
Trzy podstawowe cząstki tworzące materię elektron, kwark u, kwark d. Cząstki materii, w którym nie można określić żadnej struktury wewnętrznej i których nie można rozłożyć na elementy składowe. Tradycyjnie cząstki elementarne dzielone są na trzy grupy:
Foton – cząstka przenosząca oddziaływanie elektromagnetyczne.
Leptony – cząstki nie uczestniczące w oddziaływaniu silnych.
Hadrony - cząstki uczestniczące w oddziaływaniach silnych.
W grupie hadronów rozróżniane są mezony i bariony. Bariony dzielone są na nukleony (proton i neutron) oraz hiperony.
Każdy mezon zbudowany jest z dwóch kwarków, natomiast każdy
barion – z trzech kwarków.
Wynika stąd inny podział cząstek elementarnych:
Bozony – cząstki przenoszące oddziaływania fundamentalne.
Leptony – cząstki nie uczestniczące w oddziaływaniach silnych.
Kwarki – cząstki uczestniczące w oddziaływaniach silnych
Cząstka w studni potencjalnej:
E= y(x)= 2ic1sin
Cząstka może się znajdować w określonych poziomach
energetycznych. Jest skwantowana. Poziomy energetyczne
cząstek znajdujące się w studni Potencjału są bardzo
rozseparowane wtedy, gdy dotyczy cząstek o małej
masie i szerokości porównywalnej z rozmiarami atomu.
Gdy m i l są duże wyniki mechaniki kwantowej pokrywają
się z wynikami mechaniki klasycz.Dla której DE=0
(brak skwantowania)
Probabilistyczny model atomu według Schrodingera:
Pomysł precyzyjnie określonych orbit, elektronów został zastąpiony
opisem obszarów przestrzeni (nazwanych orbitalami), gdzie
najprawdopodobniej znajdują się elektrony. Postać operatorowa
równania Schrodingera: H * y = E * y jest to rów. Na wartość
własną E - wartość własna operatora Hamiltona y - funkcja własna
operatora. Rozwiązać równanie Schrodingera, tzn. znaleźć wartości
własne energii E odpowiadające funkcji własnej y operatora energii
H oraz funkcje własne y, aby móc obliczyć prawdopodobieństwo
znalezienia się cząstki w danym elemencie objętości dt.
Zakaz Pauliego:
I sformułowanie: W określonym stanie stacjonarnym może znajdować się tylko jeden elektron. Każdy stan stacjonarny jest określony za pomocą 4 liczb kwantowych: n, l, m ,s lub m, l, j, mj,
II sformułowanie: W atomie nie może istnieć więcej niż jeden
elektron o tym samym zespole liczb kwantowych. W stanie
podstawowym atomu każdy elektron dąży do zajęcia najniższego
z możliwych poziomów energetycznych. Stąd w atomie o większej
liczbie elektronów jest tyle stanów podstawowych obsadzonych
po 1 elektronie ile jest elektronów w atomie. Cząstki opisywane
funkcjami asymetrycznymi nie mogą istnieć w jednym stanie
kwantowym. Te cząstki podlegają zakazowi Pauliego. Wniosek:
Elektrony, które podlegają zakazowi Pauliego muszą być opisywane funkcjami asymetrycznymi.
Prawo rozpadu promieniotwórczego:
Rodzaje promieniowania jądrowego:
- promieniowanie a - składające się z jąder helu.
- promieniowanie b - elektrony i pozytony
- promieniowanie g - niebezpieczne
- protonowe
- neutronowe
DN= -Nldt lnN= - lt+lnNo
Reakcją jądrową nazywamy sztuczną przemianę jądra x pod
wpływem bombardowania cząstką a, w wyniku której to przemiany
powstają jądro y i emitowana jest cząstka b:
Muszą być zachowane:
- zasada zachowania masy A1 + A2 = A3 + A4
- zasada zachowania ładunku Z1 + Z2 = Z3 + Z4
...