Бекітемін Физика кафедрасының меңгерушісі Косов В. Н. 2019 ж. «Атом, атом ядросы және қатты дене физикасы»
жүктеу/скачать 5,44 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Зертханалық жұмыс № 1
- № 5.1 зертханалық жұмыс
«Атом, атом ядросы және қатты дене физикасы» пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар Дайындаған: ф.-м.ғ.к., қауымдастырылған профессор м.а. Рыстығұлова В.Б. Алматы, 2019 МАЗМҰНЫ
№ 5.1 зертханалық жұмысСУТЕГІ АТОМЫНЫҢ СӘУЛЕ ШЫҒАРУ СПЕКТРІН ЗЕРТТЕУЖұмыстың мақсаты: Сутегі атомының спектрлік сызықтарын бақылау және олардың толқын ұзындықтарын спектрлік аппаратпен (монохроматормен) өлшеу. Қажетті құрал-жабдықтар: Сутегі атомын оқып-зерттеуге арналған қондырғы ФПК-9. Ендері 3 мм, 1 мм, 0,25 мм, 0,05 мм ауыспалы саңылаулар. Қысқаша теориялық мәліметтер Атомдардың сәуле шығару және жұту спектрлері сызықты болады. Бұл дегеніміз, берілген атомға тән белгілі бір толқын ұзындықта ғана сол атом жарықты шығаруға және жұтуға қабілетті екенін білдіреді. Одан басқа, атом спектріндегі сызықтар ретсіз бейберекет түрде емес, керісінше, белгілі бір қатаң түрдегі топтарды түзеді, оларды сериялар деп атаймыз. Атом спектрлерінің осы заңдылықтары атомдық жүйелердің іс әрекеті мен жарық туралы кванттық түсініктер негізінде ғана түсіндірілуі мүмкін. Кванттық (корпускулярлық) түсініктерге сәйкес жарық «жарық бөлшектерінің», яғни фотондардың ағыны түрінде болады, олардың энергиясы мына өрнекпен беріледі: , (1) мұндағы – Планк тұрақтысы; – жиілік. Фотондар тек бүтін түрінде туады (шығарылады) және жоғалады (жұтылады). Атомның фотондарды шығаруы немесе жұтуы, тиісінше, атом энергиясының шамасына кемуіне немесе артуына алып келеді. Энергияның дискреттілігі өзара әсерлесетін микробөлшектерден құралған (мысалы, атом, оның ядросы мен электрондары электрлік күшпен байланысқан) кез келген кванттық жүйенің маңызды қасиеті болып табылады. Осы энергияның дискреттік мәндері энергетикалық деңгейлер деп аталады. Кванттық жүйелердің іс-әрекетін сипаттайтын негізгі теңдеу Шредингер теңдеуі болып табылады. Оны сутегі атомына қолдану мүмкін болатын энергия мәндеріне арналған өрнекті алуға мүмкіндік береді , (2) мұндағы m, е - электронның массасы мен заряды; – электрлік тұрақты; h – Планк тұрақтысы; n – негізгі кванттық сан (n = 1, 2, 3...). Минус таңбасы атомдағы электронның толық энергиясы оның еркін күйіне қарағанда, кем екенін көрсетеді, Санақ басының нөліне n = ∞ болғандағы энергияны қабылдайды, бұл кезде электрон ядромен байланыспаған, ал оның кинетикалық энергиясы нөлге тең болады. Ең төменгі деңгей мүмкін болатын ең төменгі энергиясы бар жүйенің күйіне сәйкес келеді. Бұл күй негізгі, ал қалғандары қоздырылған күйлер деп аталады, себебі осы күйге ауысу үшін жүйені қоздыру, яғни, оған энергияны хабарлау қажет. Жүйе энергиясы көп күйден энергиясы аз күйге ауысқан кезде (3) энергиясы бар жарық кванты шығарылады. Жүйе энергиясының деңгейлерін графикалық түрде 1-суретте көрсетілгендей көлденең түзу сызықпен бейнелеу қабылданған. 1-сурет. Сутегі атомындағы энергия деңгейлері мен сәуле шығару ауысулары (2)-өрнекті (3)-өрнекке қоя отырып, сутегі атомының сәуле шығару спектріндегі фотон энергиясының мүмкін болатын мәндерін есептеуге мүмкіндік беретін формуланы аламыз (4) немесе сәйкес келетін толқын ұзындықтарының мүмкін болатын мәндерін (5) мұндағы — cутегі атомына арналған Ридберг тұрақтысы. Сутегі атомынының электронын еркін күйге ауыстыру үшін сутегі атомына берілетін энергия иондау энергиясы деп аталады, яғни, немесе . (6) n-нің бір мәнінде және k-ның (k > n) түрлі мәндерінде (5) формула сериялар деп аталатын толқын ұзындықтардың тобын береді. Сонымен, n =1 болған кезде, (5) формула спектрдің ультракүлгін аумағында жатқан Лайман серияларының толқын ұзындықтарын есептеуге мүмкіндік береді. n =2 болған кезде Бальмер сериясы байқалады. Осы серия сызықтарының бір бөлігі ( ) спектрдің көрінетін жарық аумағында орналасқан. Осыған ұқсас, n=3, 4, 5 - ке сәйкес келетін, спектрдың инфрақызыл аумағында жататын, сәуле шығару сызықтарының сериялары (Пашен, Брэкет, Пфунд сериялары) бар. жүктеу/скачать 5,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|