• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Експериментальна довжину хвилі де Бройля для кульки та електрона, що рухаються?

Еталон розв 'язку

Згідно з гіпотезою де Бройля, будь-яким частинкам або предметам, що рухаються, притаманні хвильові властивості. Вони можуть бути охарактеризовані довжиною хвилі, яка пов'язана зі швидкістю руху формулою

Розрахуємо довжину хвилі де Бойля для кульки

Розрахуємо довжину хвилі де Бойля для електрона

Відповідь:

Зауваження: для кульки, що рухається, довжина хвилі настільки мала, що не може бути виміряна ніякими експериментальними методами, тоді як для електрона вимірювання Я можна здійснити по дифракційній картині, що одержується на просторових структурах - кристалічних решітках.

2. Електронний мікроскоп, його межа розрізнення.

Задача 2

Знайти межу розрізнення електронного мікроскопа, якщо прискорююча напруга а кутова апертури

Еталон разв 'язку

Межа розрізнення мікроскопа визначається довжиною хвилі випромінювання, яке використовується, числовою апертурою і можебути розрахована за формулою:

"Освітлення" об'єкта в електронному мікроскопі здійс­нюють електронним пучком. Довжина хвилі, що характе­ризує електрони пучка, визначається швидкістю їх руху

Швидкість електронів може бути визначена з умови, що кінетична енергія електрона дорівнює роботі електричного поля по переміщенню заряду електрона, а саме:

Враховуючи всі наведені вище формули та співвідно­шення sin φ ~ в для малих кутів, для межі розрізнення електронного мікроскопа отримаємо

3. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга.

Задача З

Пучок електронів рухається вздовж - електронно-променевої трубки зі швидкістю Швидкість визначена з точністю до 0.01%. Чи має сенс поняття траєкторії руху електронів у трубці?

Еталон разв 'язку

Співвідношення невизначеностей Гейзенберга дає змогу встановити точність у визначенні координати електрона

За умовою задачі Звідси маємо

Відповідь: Одержане значення свідчить про те, що координата електрона може бути визначена з достатньо високою мірою точності. Таким чином, поняття траєкторії руху електронів у трубці має сенс.

Задача 4

Тривалість збудженого стану атома водню відпові­дає значенню Чому дорівнює за цих умов невизначеність енергії збудженого енергетичного рівня?

Еталон розв 'язку

Тривалість життя атома у збудженому стані Δt і невизначеність значення енергії даного стану пов'язані співвідношенням Гейзенберга:

звідки

Відповідь'.

4. Квантові числа, їх фізичний зміст.

Задача 5

Знайти значення енергії та орбітального моменту імпульси електрона в атомі водню, що відповідають станам: IS, 2S, 3S.

Еталон розв 'язку

Енергія електрона в атомі водню відповідно до розв'язку рівняння Шредінгера набуває значення

де - головне квантове число - стала Рідберга.

Таблиця7.2. Значення енергії для трьох станів

Відповідно до уявлень квантової механіки орбітальний момент імпульса електрона визначається значенням орбі­тального квантового числа l за формулою

Таблиця 7.3. Значення орбітального моменту імпульса для трьох станів

5. Атомні спектри.

Задача 6

Знайти границі серії Бальмера (в частотах та дов­жинах хвиль). Співставити ці дані з інтервалом частот та довжин хвиль світла у видимому діапазоні.

Еталон розв 'язку

Серія Бальмера відповідає переходам електрона на енергетичний рівень з головним квантовим числом з усіх вищерозташованих рівнів. Частоти цієї серії можуть бути розраховані за такою формулою:

де - стала Рідберга. Границі

серії Бальмера визначаються такими значеннями: при найменша частота становить

при граничналінія має частоту

Відповідні довжини хвиль становить

Відповідь: для серії Бальмера

тоді як для видимого діапазону

Задача 7

Вважаючи, що в збудженому стані атом водню пере­буває протягом часу визначити півширину лінії в серії Бальмера, що відповідає переходу з третього рівня на другий.

Еталон розв 'язку

Використовуючи співвідношення невизначеностей Гейзенберга, визначимо "розмитість" енергетичного рівня , що відповідає збудженому стану:

При переході атома зі збудженого рівня, що має енер­гію на нижчий рівень з енергією Е₀ випромінюється фотон з енергією

Таким чином, частота фотона, що випромінюється, має невизначеність, яка становить тобто лінії спектра мають скінчену ширину в частотному діапазоні або R в діапазоні довжин хвиль. Довжина хвилі пов'язана з частотою співвідношення Диференціюючи цю рівність і враховуючи резуль­тат попередньої задачі щодо частоти переходу з третього рівня на другий в серії Бальмера, одержимо шукану вели­чину

Відповідь:

Завдання для перевірки кінцевого рівня знань

1. Записати рівняння Шредінгера для атома водню.

2. Визначити границі серії Лаймана і вказати, в якій області спектра лежить вказана серія?

3. Розрахувати орбітальний момент імпульсу електрона в стані Зр.

4. Знайти межу розрізнення електронного мікроскопа з кутовою апертурою

5. Розрахувати енергію атома водню, якщо електрон знаходиться в стані

6. Середня тривалість життя молекули в збудженому стані дорівнює Система випромінює світло, яке має довжину хвилі Чому дорівнює невизначеність довжині хвилі ΔА?

7. Розрахувати довжину хвилі де Бройля для електрона, який пройшов прискорюючу напругу

8. Вказати максимальну кількість електронів у багатоелектронному атомі, що може знаходитись на різних підрівнях та шарах атома.

9. Електрон пролітає щілину шириною 3 якою похибкою може бути визначена складова імпульса вздовж вісі .y під час прольоту щілини?

10. Записати електронні конфігурації для атомів азота та вуглецю.

11. Відобразити графічно (в декартових координатах) орбіталі електрона, які характеризуються значеннями орбітального кван­тового числа

12. Знайти проекції орбітального моменту електрона на напрямок зовнішнього магнітного поля, який характеризується орбіталь­ним квантовим числом

13. Вказати можливі значення проекції спіна електрона на напрямок зовнішнього магнітного поля.

14. Середня тривалість життя молекули в збудженому стані дорівнює Система випромінює світло з частотою . Вказати невизначеність частоти

7.4.2. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА "Застосування фотоелемента для виміру освітленості та визначення його чутливості"

Мета роботи: Ознайомитись з принципом дії вентиль­ного фотоелемента. Визначити інтегральну чутливість фо­тоелемента. Навчитися використовувати фотоелемент для виміру освітленості.

Прилади та обладнання: Лабораторна установка, що вміщує: селеновий фотоелемент, оптичну лаву, лампу роз­жарювання, мікроамперметр.

Питання для підготовки до лабораторної роботи

1. Зовнішній фотоефект.

2. Закони зовнішнього фотоефекту.

3. Застосування зовнішнього фотоефекту.

4. Фотоефект в напівпровідниках.

5. Застосування внутрішнього фотоефекту.

Читайте також:

1. V.Коливання та хвилі
2. Визначення довжини хвилі
3. Визначення параметрів хвилі прориву
4. Вплив вологості сировини на довжину різки
5. Гармонічний коливний рух і хвилі
6. Гіпотеза де Бройля
7. Гіпотеза де-Бройля
8. Довжина світлової хвилі в середовищі
9. Довжиною хвилі є відстань, на яку поширюється хвильовий процес за час одного періоду коливань.
10. Експериментальна гіпотеза та її особливості.
11. Експериментальна педагогіка. Педологія

Переглядів: 1502