doświadczenie doświadczenie Rutherforda (1911)
Transkrypt
doświadczenie doświadczenie Rutherforda (1911)
doświadczenie Rutherforda ((1911)) ekran scyntylacyjny Ernest Rutherford ((1871-1937)) cienka folia Au źródło cząstek α 1908 promień jądra: R ≅ 10 fm! jądro atomu cząstka α cząstka α E E R model Thomsona r R model Rutherforda r pustka materii p Xe π tylko tu... _ _ π _ π ośrodek ciągły (tu ciekły ksenon) jest prawie pusty! model Bohra 1 e2 F = 4π ε0 r 2 Niels Bohr (1885 – 1962) 1922 v F Fo mv 2 Fo = r model (ad hoc) 1 e 2 mv 2 = 2 4πε 0 r r układ związany E kin mv 2 1 e2 = = 2 8πε 0 r 1 e2 V =− 4πε 0 r E = E kin 1 e2 +V = − ≈ −13.6 eV 8πε 0 r promień Bohra r = 5.3 10-11 m 1 ν = 2π e2 15 1 ≈ 7 ⋅ 10 s 4πε 0 mr 3 Maxwell: nie! 10-6 s postulaty 1. elektron krąży wokół jądra w wyniku równoważenia się siły Coulomba i siły odśrodkowej 2. elektron nie promieniuje energii w sposób ciągły 3 d 3. dozwolone l są orbity bit o momencie i pędu d L = n · h/2π, n = 1, 2, 3, ... 4 przy zmianie orbity emitowany lub pochłaniany jest 4. foton o częstotliwości: ν = |E1-E2| / h lub: ħω = E 1 − E 2 ħ= h ≈ 10 − 34 Js 2π kwantyzacja v= nh 2π mrn ponieważ: L = mvr = n (h / 2π) 2 E kin 1 ⎛ nh ⎞ 1 e2 ⎟⎟ = = m ⎜⎜ 2 ⎝ 2π mrn ⎠ 8πε 0 rn ε 0n2h2 2 = r n rn = 1 π me 2 me 4 ⎛ 1 ⎞ ⎛ 1⎞ 13 . 6 eV = − En = − ⎜ ⎜ ⎟ 2 2 2 2 ⎟ 16ε 0 h ⎝ n ⎠ ⎝n ⎠ orbity stany stacjonarne: stan podstawowy i stany wzbudzone przejścia n=∞ E∞ = 0 n=4 n=3 E4 = - .84 84 eV E3 = - 1.5 eV n=2 Paschen (IR) Balmer (widz.) E2 = - 3.4 3 4 eV V 1 ⎞⎟ me 4 ⎛⎜ 1 hν = − 2⎟ 2 2 ⎜ 2 32π ε 0 ⎝ nk n p ⎠ n=1 E1 = - 13.6 eV Lyman (UV) doświadczenie FrankaFranka-Hertza James Franck i Gustav Hertz 1925 202 Hg 80 E∞ = 0 E2 = - 5.54 eV ΔE = 4.88 eV λ = 253.6 10-9 m E1 = - 10.42 eV wzbudzenia Ee < 4.88 eV → e + Hg = Hg + e Ee > 4.88 eV → e + Hg = Hg* + e ↓ Hg + hν efekt pary rtęci I A 4.9 V V 0 10 20 30 U [V] widma emisyjne promieniowanie termiczne widma pierwiastków nm widma absorpcyjne widmo słoneczne z liniami absorpcyjnymi ciemne linie w widmie absorpcyjnym odpowiadają liniom emisyjnym różnych pierwiastków