ЭКЗ Оптика 3 сем

Оказалось, что возникает дополнительная длинна волны излучения.

Фотон с импульсом рассеивается на электроне и получает импульс . По закону сохранения импульса импульс электрона .

постоянная Комптона

Эффект Комптона подтверждает наличие корпускулярных свойств у эл-маг излучения. Он является экспериментальным доказательством того, что фотон обладает импульсом .

33. Спектры атомов. Модели Томпсона и Резерфорда

Излучение не взаимодействующих атомов состоит из отдельных линий, поэтому этот спектр называется линейчатым. Линии расположены в группах, называемых сериями.

Серия Бальмера (видимый свет) описывается выражением:

постоянная Ридберга

Серия Лаймона (ультрафиолет):

Серия Пашена (инфракрасный свет)

Частоты всех линий в спектре атома водорода описываются одной формулой, называемой обобщенной формулой Бальмера:

Модель атома Томпсона была предложена в 1903 году. В этой модели атом представлялся равномерно положительно заряженным ядром, в который вкраплены отрицательные электроны.

Видно что сила, действующая на отклоненный электрон имеет вид квазиупругой силы, необходимой для появления колебаний. Под действием этой силы электрон будет колебаться в ядре.

Частота колебаний электрона:

радиус атома

По мере исследования, модель Томпсона становилась все менее актуальной. Новую модель изобрели под влиянием опыта Резерфорда.

Опыт резерфорда состоял из обстреливания альфа-частицами (дважды ионизированными атомами гелия) золотой фольги. Отклонение частиц наблюдали на сцинтилляционном экране.

Оказалось, что частицы отклоняются не только на небольшие углы, но и отклоняются даже назад. Это объясняется тем, что в фольге находятся области очень высокой напряженности и достаточной массы (атомы).

Основываясь на опыте Резерфорда им была предложена новая модель:

Атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено тяжелое положительное ядро, с зарядом . Вокруг ядра движутся по криволинейным траекториям электронов. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре.

Но при движении с ускорением (а движение по окружности, это движение с ускорением) заряженная частица должны испускать излучение. Это излучение будет сплошным спектром, в то время как экспериментальный спектр линейчатый. Кроме этого, электрон должен излучить свою энергию и упасть на ядро, что так же противоречит эксперименту.

34. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца

Постулат 1

Электрон в атоме может двигаться только по дискретным орбитам, удовлетворяющим определенным условиям квантования.

Находясь на этих орбитах электрон не испускает излучения.

Разрешенные орбиты называются стационарными состояниями.

Момент импульса электрона на разрешенных орбитах:

Постулат 2

При переходе с одной разрешенной орбиты на другую происходит испускание кванта электромагнитного излучения.

При переходе с орбиты на орбиту :

Опыт Франка и Герца

В

Чтобы эту зависимость объяснить пришлось принять, что в атоме ртути существуют дискретные энергетические уровни.

Впервой зоне (до первого пика):

Ввторой зоне (спад после первого пика):

эВ

В третьей зоне (перед вторым пиком):

эВ

Опыты Франка и Герца доказали верность постулатов Бора. Они так же свидетельствуют о том, что при переходе атомов из возбужденного состояния в основное состояние испускается квант электромагнитного излучения.

35. Теория Бора и атомные спектры водорода

Любые радиусы орбит могут быть достигнуты. Значит орбиты определяются моментом импульса:

Найдем радиусы разрешенных орбит:

м

эВ

Энергия фотона при переходе из состояния в состояние :

рад

с

Теория Бора позволила объяснить свойства атома водорода. Она была крупным шагом в развитии теории атома. Однако её применение для объяснения спектров атома гелия, который имеет два электрона оказалось неудачным. Это связано с тем, что теория бора была внутренне противоречива: она была непоследовательно классическая, непоследовательно квантовая. После открытия волновых свойств частиц стало ясно, что теория Бора опирающаяся на классическую механику является переходным этапом в процессе изучения атома.