Основы квантовой и атомной физики
48. Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело.
Тепловое излучение – это электромагнитные волны, испускаемые телами за счёт их внутренней энергии.
Тепловое излучение хар-тся Потоком излучения (Фи), Энергетической светимостью (R), Спектральной плотностью энергетической светимости (или испускательной способностью).
Абсолютно твёрдое тело – тело, расстояние между двумя любыми точками которого во время движения остаётся неизменным, т.е тело не деформируется. (rjk=const)
49. Закон Кирхгофа. Формула Рэлея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа.
«Отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией частоты (длины волны) и температуры».
(написать формулу)
(написать формулу 2)
Формула согласовалась с экспериментальными данными лишь на малых частотах и резко расходилась для больших частот. Р-т, получивший название ультрафиолетовой катастрофы, находился в противоречии с опытом.
50. Квантовая гипотеза и формула Планка.
«Излучения (позже и поглощения) происходит не непрерывно, а конечными порциями, которые получили название квантов энергии». (написать формулу)
(написать формулу)
51. Внешний фотоэлектрический эффект и его законы. Фотоны.
Внеш. фотоэлект. Эффект – это испускание электронов в-вом под действием света.
Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности.
Для каждого в-ва существует красная граница фотоэффекта, т.е характерная мин. частота света или макс. длина волны, при которой еще возможен фотоэффект.
Кол-во испускаемых с катодами электронов пропорционально интенсивности светового излучения.
Фотон – это безмассовая частица (не имеет массы покоя), не имеющая электрического заряда, он может существовать только, передвигаясь со скоростью света.
52. Модель атома Резерфорда. Постулаты Бора.
По этой модели атом состоит из небольшого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого движутся электроны – подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца.
Постулаты Бора:
Электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а строго определённым круговым орбитам, которые называются стационарными.
Двигаясь по стационарной орбите, электрон энергии не излучает.
Изучение происходит при скачкообразном переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. При этом испускается или поглощается квант электромагнитного излучения.
hv=EB-ECB
53. Атом водорода по теории Бора. Спектр атома водорода.
Свои постулаты Бор применил для построения теории строения простейшего атома (атома водорода).
Согласна этой теории Бор смог вычислить для атома водорода:
- возможные радиусы орбит электрона и размеры атома
- энергии стационарных состояний атома
- частоты изучаемых и поглощаемых электромагн. волн.
Спектр поглощения атома водорода является линейчатым, но содержит при нормальных условиях только серию Лаймана.
Подставляя, в формулу (написать формулу) m=1 и n=2, 3, 4…, получим группу линий, образующих серию Лаймана.
54. Гипотеза де Бройля. Экспериментальное подтверждение волновых свойств микрочастиц.
Согласно гипотезе, все материальные объекты в природе обладают как корпускулярными, так и волновыми св-ми.
Если электрон обладает волновыми св-ми, то он должен проявить их в таких принципиально-волновых явлениях, как дифракция и интерференция.
55. Соотношение неопределенностей.
Микрочастица не может иметь одновременно и определённую координату (x, y, z), и определённую соответствующую проекцию импульса (р , р , р ), причём неопределённости этих величин удовлетворяют условиям:
Произведение неопределённостей координаты и соответствующей ей проекции импульса не может быть меньше величины порядка h.
56. Волновая функция, ее свойства и статистический смысл. Общее уравнение Шредингера.
Для описания поведения квантовых систем вводится волновая функция (x, y, z).
Волновая функция должна быть:
1.конечной (вероятность не может быть больше единицы)
2. однозначной (вероятность не может быть неоднозначной величиной)
3. непрерывной (вероятность не может изменяться скачком).
Волновая функция имеет статистический смысл: квадрат модуля волновой функции определяет плотность вероятности нахождения частицы:
(написать формулу)
(написать уравнение)
57. Стационарное уравнение Шредингера. Частица в потенциальной яме. Квантовый гармонический осциллятор.
(написать уравнение)
Потенциальная яма – область пространства, где присутствует локальный минимум потенциальной энергии частицы.
Если потенциальная яма имеет достаточно большие размеры и в нее попала частица, энергия которой ниже, чем необходимая для преодоления краёв ямы, то могут возникнуть колебания частицы в яме.
Частица, находящаяся на дне ямы, пребывает в состоянии устойчивого равновесия.
Квантовый гармонический осциллятор – это физ. модель в квантовой механике, которая представляет собой параболическую потенциальную яму для частицы массой m и является аналогом простого гармонического осциллятора.
58. Уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа.
(написать уравнение)
Главное квантовое число n – хар-т номер энергетического уровня атома и численно равно номеру периода. (n=1, 2, 3…)
Орбитальное (l) – определяет форму атомных орбиталей и рассчитывается по формуле: l=n-1
Магнитное (ml) = определяет кол-во атомных орбиталей и рассчитывается по формуле: ml=2l+1
59. Собственный механический момент импульса электрона (спин). Принцип запрета Паули. Периодическая система элементов Менделеева.
Электрон обладает собственным механическим моментом импульса, не связанным с движением электрона в пространстве. Этот собственный момент был назван спином. Спин следует считать внутренним св-вом, присущим электрону, подобно тому, как ему присущи заряд и масса.
«В любом атоме не может быть двух электронов, находящихся в двух одинаковых стационарных состояниях, определяемых набором четырёх квантовых чисел: главного, орбитального, магнитного и спинового».
В 1869 году Менделеев открыл периодический закон изменения химических и физических св-тв элементов в зависимости от их атомных масс. Элементы имеют порядковый номер.
60. Характеристики атомного ядра. Модели атомного ядра. Масса и энергия связи ядра.
Хар-ки:
Размер, состав (протоны, нейтроны), заряд, масса.
Существуют:
- капельная модель – основана на сходстве атомного ядра с капелькой жидкости. (капля заряженной несжимаемой жидкости с очень высокой плотностью).
Оболочечная модель – каждый нуклон движется в поле остальных нуклонов ядра. Энергетические уровни системы заполняются с учётом принципа Паули и группируются в оболочки.
Масса ядра всегда меньше суммы масс, входящих в него частиц. Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро выделяется энергия связи нуклонов друг с другом.
(написать формулу)