Kovac-elementárna fyzika

vonkajší fotoelektrický jav

image

  • na elektroskop pripevníme zinkovú platničku a nabijeme ju záporným elektrickým nábojom... elektroskop ukáže výchylku

image

  • nabitú platničku osvetlíme "horským slnkom"
  • výchylka elektroskopu poklesne, platnička "stratí" záporný elektrický náboj

image

  • medzi zdroj žiarenia a zinkovú platničku postavíme sklenú platňu pohlcujúcu ultrafialové žiarenie uvoľnenie elektrónov nenastáva

image

  • ak platničku nabijeme kladným elektrickým nábojom výchylka elektroskopu aj po osvetlení

dopadajúce žiarenie uvoľňuje z kovu elektróny. ale nie častice s kladným nábojom

image

  • ultrafialové žiarenie má väčšie frekvencie ako svetlo



    image

  • na katódu dopadá žiarenie, ktoré z nej uvoľňuje elektróny a obvod prechádza prúd
    závery:
    pre každý kov existuje hraničná frekvencia f0:
  • ak f > f0
    • žiarenie uvoľňuje elektróny z kovu
    • veľkosť prúdu je priamo úmerná intenzite dopadajúceho žiarenia
  • ak f < f0;
    • žiarenie neuvoľňuje elektróny z kovu
  • energia elektrónov uvoľnených z katódy
    • sa zväčšuje so zväčšovaním frekvencie žiarenia
    • nazávisí od intenzity dopadajúceho žiarenia

Einsteinova teória fotoelektrického javu

  • energia žiarenia nie je rozložená v priestore spojite, ale skladá sa z konečného počtu v priestore lokalizovaných kvánt, ktoré môžu byť pohltené a vyžiarené len ako celky
    svetenlé kvantum = fotón
  • energia fotónu
    • E = hf
  • hybnosť fotónu
    image
    planckova konštanta
    h = 6,63.10-34 J.s

každý fotón odovzdáva energiu jedinému elektrónu
image
Wv = výstupná práca

  • časť energie fotónu sa spotrebuje na uvoľnenie elektrónu z kovu a zvyšok ostane elektrónu ako kinetická energia
    podmienka vzniku fotoelektrického javu
    ak image
    f0 = hraničná frekvencia
    žiarenie s frekvenciou f < f0 nemôže uvoľniť elektrón z kovu

základné poznatky o atómoch

Joseph John Thomson
image

  • objavil elektrón
    image
  • náboj elektrónu bol záporný, jeho veľkosť e. hmotnosť elektrónu bola asi 1840krát menšia ako hmotnosť atómu vodíka

Thomsonov model atómu

  • atóm s protónovým číslom Z v periodickej tabuľke obsahuje Z elektrónov
    image

  • pudingový model



    image

  • Q- = celkový náboj elektrónov
  • Q+ = celkový kladný náboj
    kladný náboj atómu a takmer celá hmotnosť atómu sú cca. rovnomerne rozdelené v celom objeme atómu

Ernest Rutherford
image

  • objavil atómové jadro
    image

  • z údajov o rozptyle alfa-častíc na atómoch zlata usúdil, že celý kladný náboj atómu a takmer celá jeho hmotnosť sú sústredené v atómovom jadre



    image

  • väčšina alfa-častíc prešla zlatou fóliou bez zmeny smeru

  • niektoré sa však značne odchýlili a boli zistené častice, ktoré sa vracali naspäť



    image

  • alfa-častica má kladný náboj, je 7360 krát ťažšia ako elektrón
  • Elektróny pohyb alfa-častice neovplyvňujú
  • Odchýlku od pôvodného smeru spôsobuje vzájomné pôsobenie alfa-častice a kladného náboja atómu zlata

kvantovanie energie atómu

  • významným zdrojom infromácii o atóme je jeho spektrum
  • spektrum prvku v podobe plynu tvorí súbor čiar
    image

Niels Bohr
image

vypracoval kvantový model atómu vodíka

energia atómu vodíka

image

  • n = hlavné kvantové čislo
  • ak n = 1 je atóm v základnom stave
  • ak n > 1 je atóm vo vzbudenom stave

1. Bohrov postulát

atóm sa môže nachádzať len v istých kvantových stavoch

  • každý kvantový stav má presne určenú hodnotu energie

2. Bohrov postulát

Pri prechode atómu zo stavu s energiou En do stavu s nižšou energiou Em vysiela atóm žiarenie s frekvenciou fnm

kvantovo mechanický model

  • Francúzský fyzik L. de Broglie vyslovil predstavu, že elektróny majú nielen časticové, ale i vlnové vlastnosti
    - Erwin Schrödinger túto teóriu v roku 1926 spracoval matematicky vo forme sústavy zložitých rovníc a vznikol úplne nový model atómu

Podľa Schrödingera nemôžeme určiť žiadnu konkrétnu dráhu elektrónu, ale iba pravdepodobnosť, s akou sa elektróny vyskytujú na rôznych miestach


​​​​​​​Korpuskulárno - vlnový dualizmus
image

  • elektrón pokial sa nemerá správa sa ako vlna. Keď sa začne merať správa sa ako

detektor na štrbinách spôsobí, že častica sa prestane správať ako vlna
image image

Schrödingerova Mačka
image
prvok sa nemusí ale môže rozpadnúť

  • ak sa prvok rozpadne uvoľni jed
    • rozpad prvku je čisto kvantový proces, ktorý je poísaný Schrödingerovov rovnicou
  • po hodine je celý systém popísaný existenciou dvoch stavov zároveň. prvok sa rozpadol a nerozpadol a preto mačka žije aj je mŕtva zároveň. systém je v stave super pozície. keď sa krabica otvorí pozorujeme iba jeden výsledok. čo je v rozpore s tým, čo tvrdí Schrödingerova rovnica

kodanská interpretácia

  • meranie ma za následok kolaps vlnovej funkcie systému

Heisenbergov princíp neurčitosti

  • je jeden zo základných termínov kvantovej mechaniky. Podľa tohto princípu isté dvojice pozorovateľných veličín (ako napr. poloha a hybnosť alebo čas a energia) nemôžu byť súčasne známe s vyššou presnosťou než aká je daná hornou hranicou vyjadrenou pomocou Planckovej konštanty. Čím presnejšie zmeriame jednu veličinu, tým nepresnejšie zmeriame druhú veličinu

Polarizácia

  • pri odraze z plochého povrchu sa svetlo skladá z vertikálnej kmitajúcej vlny, ktorá nám umožňuje rozlišovať farby a kontrasty zo svetla, ktoré sa pohybuje horizontálne k oku a zabraňuje mu v jasnom videní(oslnenie)


  • v polarizačných šošovkách sú molekuly usporiadané tak, aby prepúštali iba vertikálne vlnenie . horizontálne je zachytené filtrom