1 / 98

ฟิสิกส์อะตอม

ฟิสิกส์อะตอม. Heinrich Geissler. ประดิษฐ์เครื่องสูบสุญญากาศ. มีกระแสไฟฟ้าผ่านหลอดและมีสีเขียวจางๆเกิดขึ้นที่ผนังของหลอด. Sir William Crookes. รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรง. รังสีแคโทดเบนในสนามแม่เหล็ก. สมบัติรังสีแคโทด. วัสดุหลายชนิดที่ใช้ทำแคโทด จะให้รังสีแคโทดที่มีสมบัติอย่างเดียวกัน

keaton
Download Presentation

ฟิสิกส์อะตอม

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. ฟิสิกส์อะตอม

  2. Heinrich Geissler ประดิษฐ์เครื่องสูบสุญญากาศ มีกระแสไฟฟ้าผ่านหลอดและมีสีเขียวจางๆเกิดขึ้นที่ผนังของหลอด

  3. Sir William Crookes รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรง รังสีแคโทดเบนในสนามแม่เหล็ก

  4. สมบัติรังสีแคโทด • วัสดุหลายชนิดที่ใช้ทำแคโทด จะให้รังสีแคโทดที่มีสมบัติอย่างเดียวกัน • เมื่อไม่มีสนามแม่เหล็ก รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรงออกมาตั้งฉากกับผิวแคโทด • สนามแม่เหล็กเบนรังสีแคโทดได้

  5. Joseph John Thomson ทดลองหาค่าประจุต่อมวลอิเล็กตรอน

  6. การทดลองของ Thomson

  7. ใส่สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นที่ตั้งฉากกับเส้นทางวิ่งของอิเล็กตรอนใส่สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นที่ตั้งฉากกับเส้นทางวิ่งของอิเล็กตรอน

  8. เมื่อใส่สนามแม่เหล็กอย่างเดียวเมื่อใส่สนามแม่เหล็กอย่างเดียว

  9. แรงจากสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากคือแรงจากสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากคือ อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นส่วนโค้งของวงกลมรัศมี R อัตราส่วนประจุต่อมวลของอนุภาครังสีแคโทด

  10. เมื่อใส่สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเมื่อใส่สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนวิ่งตรง

  11. ตัวอย่างในการทดลองของ Thomson เพื่อหาอัตราส่วน ประจุต่อมวลของอนุภาครังสีแคโทด โดยใช้ สนามแม่เหล็กขนาด คือ 1.4  10-3เทสลา รัศมีความโค้งของลำอนุภาครังสีแคโทดจะเท่ากับ 9.13 เซนติเมตร ในการวัดความเร็วของอนุภาค รังสีแคโทด พบว่า ถ้าต่อแผ่นโลหะทั้งสองซึ่งมี ระยะห่างกัน 1.0 เซนติเมตรเข้ากับความต่างศักย์ ไฟฟ้า 322 โวลต์ จะทำให้อนุภาครังสีแคโทด เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง จงหาความเร็วและ อัตราส่วนประจุต่อมวลอนุภาครังสีแคโทด

  12. จงให้เหตุผลที่ทอมสันสรุปว่าอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบหนึ่งของอะตอมจงให้เหตุผลที่ทอมสันสรุปว่าอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบหนึ่งของอะตอม • อัตราส่วนประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนมากกว่าอัตราส่วนประจุต่อมวลของไอออนของไฮโดรเจนประมาณ 1,800 เท่า และประจุของอิเล็กตรอนกับประจุของไอออนของไฮโดรเจนมีค่าเท่ากัน ดังนั้นมวลของอิเล็กตรอนน้อยกว่ามวลของไอออนของไฮโดรเจนประมาณ 1,800 เท่า

  13. Robert A. Millikan

  14. ตัวอย่างในการทดลองของ Millikanต้องใช้ความ ต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างแผ่นโลหะค่าเท่าใด จึงจะ ทำให้แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้าที่กระทำต่อ หยดน้ามันสมดุลกับแรงดึงดูดของโลก ถ้า หยดน้ามันมีมวล 6.4  10 – 15 กิโลกรัม และ ได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม 7 ตัว ระยะห่างระหว่างแผ่นโลหะเท่ากับ 1 เซนติเมตร ประจุไฟฟ้า ของอิเล็กตรอนเท่ากับ 1.6  10 – 19 คูลอมบ์

  15. แบบจำลองอะตอม แบบจำลองอะตอมของ Thomson อะตอมเป็นทรงกลมตันอิเล็กตรอนฝังรวมกับประจุบวก ลักษณะคล้ายผลแตงโมและมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า

  16. Ernest Rutherford ทำการทดลองโดยยิงอนุภาคแอลฟา(alpha particle)ผ่านแผ่นทองคำบางๆ พบว่าอนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่เดินทางเป็นเส้นตรงทะลุผ่านแผ่นทองคำไปโดยไม่เบี่ยงเบนแต่มีหลายอนุภาคเบี่ยงเบนจากแนวทางเดิมเป็นมุมโต บางส่วนสะท้อนกลับเกือบเป็นเส้นตรง

  17. การทดลองของ Rutherford

  18. บทสรุปการทดลองของ Rutherford มวลส่วนใหญ่ของอะตอมรวมกันอยู่อย่างหนาแน่นในบริเวณที่เป็นปริมาตรน้อยๆ และบริเวณส่วนใหญ่ของอะตอมเป็นที่ว่างเปล่า

  19. แบบจำลองอะตอมของ Rutherford • อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสเล็กๆซึ่งเป็นมวลทั้งหมดของอะตอมและมีประจุบวก โดยมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบนิวเคลียสคล้ายระบบสุริยะ

  20. ปัญหาของแบบจำลองอะตอมของ Rutherford • เหตุใดอิเล็กตรอนที่วิ่งวนรอบนิวเคลียสจึงไม่สูญเสียพลังงาน เนื่องจากตามทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่โดยมีความเร่งจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา เป็นผลให้พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนลดลง ดังนั้นอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสและมีความเร่ง จะสูญเสียพลังงานจลน์ ทำให้อิเล็กตรอนวิ่งช้าลง รัศมีการเคลื่อนที่จะน้อยลงๆและในที่สุดจะวนเข้าไปรวมกับนิวเคลียส

  21. อะตอมที่มีอิเล็กตรอนจำนวนมากมีการจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนอย่างไรอะตอมที่มีอิเล็กตรอนจำนวนมากมีการจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนอย่างไร • ประจุไฟฟ้าบวกหลายประจุในนิวเคลียสอยู่รวมกันภายในนิวเคลียสได้อย่างไร ทั้งๆที่มีแรงผลักทางไฟฟ้า

  22. แบบจำลองอะตอมของBohr แบบจำลองอะตอมของไฮโดรเจนที่มีโปรตอนเป็นนิวเคลียสและมีอิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่รอบๆ

  23. สมมติฐานของBohr 1 ในอะตอมไฮโดรเจนจะมีวงโคจรพิเศษที่อิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่ได้โดยไม่แผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สถานะเช่นนี้เรียกว่าสถานะคงที่(stationary state) 2 อิเล็กตรอนในวงโคจรพิเศษจะมีโมเมนตัมเชิงมุมเป็นจำนวนเท่าของค่าคงตัวค่าหนึ่ง ซึ่งมีค่าเท่ากับค่าคงตัวของPlanck หารด้วย 2mvr = nเมื่อ • และ nคือ เลขควอนตัม

  24. mke2r = (mvr)2

  25. พลังงานรวมของอิเล็กตรอน=พลังงานศักย์ไฟฟ้า+พลังงานจลน์พลังงานรวมของอิเล็กตรอน=พลังงานศักย์ไฟฟ้า+พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ไฟฟ้า พลังงานจลน์ พลังงานรวม

  26. ค่าพลังงานชั้นต่างของอะตอมไฮโดรเจนค่าพลังงานชั้นต่างของอะตอมไฮโดรเจน E1= - 13.6 eV เมื่อ n = 1,2,3

  27. การเปลี่ยนวงโคจรจะเกิดขึ้นเมื่อมีการปลดปล่อยหรือดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปริมาณ hนั่นคือ E = Ei – Ef = h

  28. สถานะพื้น(ground state)เป็นสถานะที่อะตอมมีเสถียรภาพมากที่สุด • สถานะถูกกระตุ้น(excited state)ค่าพลังงานEnสูงกว่าสถานะพื้น เพราะมีพลังงานกระตุ้นให้อิเล็กตรอนไปอยู่ในสถานะที่มีค่า n เป็น 2, 3,4….

  29. สเปกตรัมชนิดเส้น

  30. สเปกตรัมชนิดเส้น

  31. ชนิดสเปกตรัม

  32. อนุกรมไลมาน(Lymann Series) UV เมื่อ nf = 1 , ni = 2, 3, 4 อนุกรมบาลเมอร์(Balmer Series) เมื่อnf = 2, ni = 3, 4, 5 อนุกรมพาสเชน(Paschen Series) เมื่อ nf = 3 , ni = 4, 5, 6 อนุกรมแบรกเกต(Bracket Series) เมื่อ nf = 4, ni = 5, 6, 7 อนุกรมฟุนด์(Pfund Series) เมื่อ nf = 5, ni = 6, 7, 8

  33. ตัวอย่าง ถ้าอิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจนถูกกระตุ้นให้อยู่ที่ระดับพลังงาน n = 3 เมื่อกลับสู่สถานะพื้น จะมีเส้นสเปกตรัมเกิดขึ้นทั้งหมดกี่เส้น แต่ละเส้นมีความถี่เท่าใด

  34. ปัญหาทฤษฎีของBohr • ไม่สามารถให้เหตุผลว่าทำไมจึงมีวงโคจรเสถียรและมีเงื่อนไขว่า • ไม่สามารถอธิบายอะตอมหนักๆที่มีอิเล็กตรอนหลายๆตัว ได้ถูกต้อง • อะตอมที่อยู่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กจะให้สเปกตรัมที่ผิดไปจากเดิม คือสเปกตรัมเส้นหนึ่งๆแยกออกเป็นสเปกตรัมหลายเส้น(Zeeman effect)

  35. การแผ่รังสีจากวัตถุดำ(black body radiation) วัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์องศาสัมบูรณ์จะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัมของรังสีที่แผ่ออกมาจากแท่งเหล็กร้อนจัดเป็นสเปกตรัมต่อเนื่อง(continuous spectrum)

  36. วัตถุร้อนไม่เพียงแต่จะแผ่รังสีเท่านั้น ในขณะเดียวกันยังดูดกลืนรังสีด้วย • วัตถุมีอุณหภูมิสูงกว่าสิ่งแวดล้อม อัตราการแผ่รังสีจะมากกว่าอัตราการดูดกลืนรังสี • วัตถุมีอุณหภูมิต่ำกว่าสิ่งแวดล้อม อัตราการดูดกลืนรังสีจะมากกว่าอัตราการแผ่รังสี • วัตถุมีอุณหภูมิเท่ากับสิ่งแวดล้อม อัตราการแผ่รังสีจะเท่ากับอัตราการดูดกลืนรังสี วัตถุจะมีอุณหภูมิคงที่เรียกว่าวัตถุอยู่ในสมดุลความร้อน

  37. อัตราการแผ่พลังงานรังสีของวัตถุร้อนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและชนิดของผิววัตถุอัตราการแผ่พลังงานรังสีของวัตถุร้อนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและชนิดของผิววัตถุ • วัตถุดำ(black body)คือวัตถุที่เป็นตัวแผ่และดูดกลืนรังสีได้อย่างสมบูรณ์และดีที่สุด วัตถุดำจะดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกความถี่ที่ตกกระทบโดยไม่สะท้อนเลย • พลังงานรังสีที่แผ่ออกจากวัตถุดำจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเพียงอย่างเดียว

  38. อัตราการแผ่พลังงานรังสีกับความยาวคลื่น และอุณหภูมิ T B =  AT 4 กฎสเตฟาน-โบลซ์มานน์ กฎการกระจัดของวีน

  39. ทฤษฎีการแผ่รังสีจากวัตถุดำทฤษฎีการแผ่รังสีจากวัตถุดำ • ผนังของวัตถุดำประกอบด้วยอะตอมเป็นจำนวนมากซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวส่งและรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เรียกว่า ออสซิลเลเตอร์(oscillator) • อะตอมหรือออสซิลเลเตอร์จะดูดกลืนหรือแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความถี่ใดๆก็ได้ทฤษฎีฟิสิกส์แบบเก่า ได้ผลดีในช่วงความยาวคลื่นมากๆเท่านั้น

  40. สมมติฐานของPlanck 1 ออสซิลเลเตอร์ที่สั่นจะมีค่าพลังงานใดๆมิได้ แต่จะต้องมีค่าจำกัดเป็นช่วงๆไปอย่างไม่ต่อเนื่อง ออสซิลเลเตอร์ที่มีความถี่ จะต้องมีพลังงานเป็น E = nh เมื่อ E เป็นพลังงานของออสซิลเลเตอร์ h เป็นค่าคงที่ของPlanck ( Planck’s constant) เท่ากับ 6.625 10-34 จูลวินาที n เป็นเลขควอนตัมมีค่าเป็นเลขจำนวนเต็ม 1,2 ,3 ...... 2 ออสซิลเลเตอร์จะไม่ปล่อยหรือดูดกลืนพลังงานอย่างต่อเนื่อง แต่จะปล่อยหรือดูดกลืนพลังงานด้วยจำนวนที่เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความถี่ของออสซิลเลเตอร์เท่านั้น

  41. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก(Photoelectric effect)

  42. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริกปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก

  43. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริกปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก • ฉายแสงความถี่เดี่ยวให้ตกกระทบผิวโลหะ จะมีอิเล็กตรอนหลุดจากผิวโลหะได้

  44. อิเล็กตรอนที่หลุดออกจากผิวโลหะเรียกว่าโฟโตอิเล็กตรอน(Photoelectrons)อิเล็กตรอนที่หลุดออกจากผิวโลหะเรียกว่าโฟโตอิเล็กตรอน(Photoelectrons) • ศักย์หยุดยั้ง (Stopping potential)คือ ความต่างศักย์ที่ทำให้ไม่มีอิเล็กตรอนที่หลุดจากขั้วบวกมาถึงขั้วลบ

  45. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริกปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก • พลังงานจลน์สูงสุดของโฟโตอิเล็กตรอน • Vsเป็นค่าศักย์หยุดยั้ง • ความถี่ต่ำสุดที่ทำให้โฟโตอิเล็กตรอนเริ่มหลุดออกจากผิว คือ ความถี่ขีดเริ่ม

More Related