Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Elemente de fizică cuantică . Elemete de fizica a atomului -…
Elemente de fizică cuantică
.
Elemete de fizica a atomului
Efectul fotoelectric extern
Pentru a explica experimentul, Hallwachs a emis (a. 1888) ipoteza: radiația ultravioletă pro-
voacă eliberarea din metal a unor particule încărcate cu sarcină electrică negativă, iar acestea în-
lesnesc descărcarea electrică. Pentru fenomenul cercetat a fost propusă denumirea de efect fotoelec-
tric extern.
Emisia electronilor de către corpurile solide şi cele lichide sub acţiunea radiaţiei electromag-
netice a fost numită
efect fotoelectric extern.
Electronii emişi sunt numiţi
fotoelectroni,
astfel
indicându-se modalitatea obţinerii lor.
-
legea întâi a efectului fotoelectric:
intensitatea cu-rentului fotoelectric de saturaţie este direct pro-
porţională cu fluxul de energie al radiaţiei incidente pe catod când frecvenţa ei rămâne constantă.
-
legea a doua a efectului fotoelectric
: energia ci-
netică maximă a fotoelectronilor este în funcţie liniară de frecvenţa radiaţiei electromagnetice incidente şi nu depinde de fluxul de energie al
acesteia;
-
legea a treia a efectului fotoelectric
: efectul foto-
electric extern se produce numai dacă frecvenţa radiaţiei incidente nu este mai mică decât cea
de prag ν0, specifică fiecărui metal.
-
legea a patra a efectului fotoelectric
: efectul fo-
toelectric extern este lipsit de inerţie.
Energia fotonului
este egală cu energia cuantei
εf = hv.
Masa fotonului:
m=hv/c^2
Viteza fotonului
în vid este egală cu viteza lu-
minii
Vf = c.
Fotonul există numai în mişcare cu viteza luminii,
nu poate fi oprit şi nu există în repaus.
c=hv/c
Sarcina electrică
a fotonului este nulă:
qf = 0.
Ec=hv-Le
;
E=Le+Ec
;
hv=E=hc/leamda
;
hvmin=Le=hc/leamdamax;
eUf=Ec=mv^2/2
Efectul fotoelectric intern este aplicat, de asemenea, în
celula fotovoltaică
o sursă de curent electric. Aceasta reprezintă o joncţiune p-n semiconductoare asupra regiunii de contact a căreia este orientat un fascicul de lumină.Prin efect fotoelectric intern unii electroni părăsesc legăturile covalente dintre atomi, deci creşte concentraţia electronilor de conducţie şi a golurilor.
Celula fotoelectrică
cu vid reprezintă un balon de sticlă, pe o parte din suprafaţa interioară a căruia este depus un strat subţire de metal care conduce bine curentul electric Acest strat este acoperit cu un alt strat fotosensibil din metal, oxid de bariu, compuşi ai ceziului cu stibiu sau din altă substanţă cu lucru de extracţie mic pentru ca efectul să
se producă şi sub acţiunea radiaţiei vizibile.
Radiaţia termică.
Ipoteza cuantelor
Radiaţia emisă de atomii excitaţi pe seama surselor exterioare de energie (cu excepţia încăl-zirii) este numită
radiaţie luminescentă.
Radiaţia emisă de corp pe seama energiei saleinterne este numită
radiaţie termică.
Sursele de lumină
sunt corpurile care produc lumină, adică emit unde electromagnetice. Corpurile,la rândul lor, sunt formate din atomi, deci ei de fapt emit aceste unde.
Corpul care absoarbe absolut toată radiaţia incidentă pe suprafaţa lui este numit
corp absolut negru
.
Corpurile emit şi absorb energia radiaţiei nu înmod continuu, adică în orice cantităţi, ci în mod
discret, în cantităţi multiple unei energii minime.
Această cantitate minimă, porţiune, de energie a fost numită
cuantă de energie
ε = hν .
Aici
h = 6,625 · 10–34 J · s
este o constantă universală,
numită ulterior constanta lui Planck.
Fenomenele in care se manifesta structura compusa a atomului
Aparatul destinat observării vizuale a spectre-
lor este numit spectroscop.
Isaac Newton a orientat un fascicul de lumină so-
lară asupra prismei şi a observat pentru prima dată descompunerea lui în spectru continuu planșa color, descoperind astfel dispersia luminii.
Spectrele emise de atomii excitaţi sunt numite
spectre de linii.
Spectrele emise de gazele moleculare reprezin-
tă sisteme de linii spectrale grupate în benzi separate una de alta şi sunt numite
spectre de bandă
Spectrele descrise mai sus – continue, de linii şi de
benzi – se obţin în urma descompunerii radiaţiei emise de corpurile respective la propagarea ei prin
prismă şi se numesc
spectre de emisie
.
Totalitatea liniilor întunecate pe fondul spectru-
lui continuu constituie
spectrul de absorbţie
.
Presiunea Luminii
unda luminoasă ce cade perpendicular pe suprafaţa corpului produce presiune determinată de forţa electromagnetică (F)
Pentru valoarea presiunii, Maxwell a obţinut expresia:
p = (1 + R) w,
Rezultă că lumina posedă atât proprietăţi ondulatorii, cât şi corpusculare.
Natura luminii s-a dovedit a ficomplexă,purtând un caracter dual:undă–corpuscul.
Proprietăţile ondulatoriiale microparticulelor.
Dualismul undă corpuscul
Particulele de substanţă posedă proprietăţi
ondulatorii.
Unda lui Broglie :
v=E/h
Pentru lungimea de undă de Broglie se
obține:
leamdaB=h/rad2emU
Atât undele electromagnetice, cât şi microparticulele posedă proprietăţi ondulatorii şi corpusculare.
În natură nu există nici unde, nici particule, ci obiecte care pot manifesta în unele condiţii proprietăţi ondulatorii, iar în altele – proprietăţi corpusculare. Această proprietate universală a naturii este numi-tă dualism:
undă–corpuscul
.
Experimentul lui rutherford.Modelul planetar al atomului
Modelul lui Thomson, este cunoscut în istoria fizicii şi sub numele de puding (sau chiflă) cu stafide.
-a admis ca electronii intra in componenta atomului;
-in urma acceleratiei electronii dispar;
Modelul Atomului dupa Bohr
Postulatul întâi (postulatul stărilor staţionare)
atomul poate exista numai în anumite stări staţionare, în care nu emite şi nu absoarbe unde electromagnetice.
Postulatul al doilea (regula frecvenţelor)
la trecerea dintr-o stare staţionară în alta atomul emite sau absoarbe o cuantă de energie egală cu diferenţa dintre energiile atomului în aceste stări:
hν = En – Em.
Modelulu cuantificat al lui BOHR
ne spune ca :
-in urma acceleratiei ei sar de pe un nivel pe altul
Pentru obţinerea rezultatului scontat Bohr a
admis că:
momentul impulsului electronului din atomul de hidrogen poate lua doar anumite valori discrete, egale cu un număr întreg n de constante ale lui Planck h
împărţite la 2π.
Regula cuantificare a lui Bohr:
-orbitele staţionare ale electronului în atomul de
hidrogen sunt orbitele circulare care au lungimi egale cu un număr întreg de lungimi de undă de
Broglie
E=hv; Erosu=h*c/lamda.rosu
hv=En-Em;leamda=c/v
;
v=R(1/m^2-1/n^2);meV^2/2=eU;m=hv/c^2;
c=3
10^8
h=4,1
10^-15eV*s
Emisia stimulata a radiatiei.Laseru
l
Notăm cu E1 energia atomului de
crom în stare fundamentală şi cu E2 şi E3, unde E2 < E3, energiile atomului în două stări excitate, dintre care starea cu energia E2 este metastabilă Acest
sistem cu trei niveluri
se află la baza principiului de funcţionare a unor lasere.
Proprietatile:
-
monocromatismul
, condiţionat de faptul că
undele electromagnetice sunt emise în urma tranziţiei cuantice dintre două niveluri energetice bine
determinate ale atomilor;
-
coerenţa
, care este o proprietate a emisiei sti-
mulate;
-
direcţionalitatea
, adică gradul înalt de parale-
lism al razelor ce formează fasciculul, este condiţionată de amplificarea numai a undelor de lumină ce se propagă perpendicular pe oglinzile rezonatorului optic.
