L - PowerPoint PPT Presentation

1 / 29
About This Presentation
Title:

L

Description:

... en rafeindirnar braut umhverfis kjarnann Massinn var n r allur kjarnanum Vandam l Samkv mt rafsegulfr i Maxwells ... Equation 3.0 L kan Bohrs og ... – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:66
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 30
Provided by: mhi70
Category:

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: L


1
Líkan Bohrs og litróf vetnis
2
Fyrr á öldum
  • Hugmyndin um hið ódeilanlega atóm sem
    grunneiningu efnisins er mjög gömul.
  • Fyrst á 19. öld sem þetta er rannsakað.
  • John Dalton (1807) Setur fram atómkenningu
  • 1. Allt efni er gert úr litlum ögnum (atómum)
  • 2. Atóm er ekki hægt að búa til og þau geta ekki
    eyðst.
  • 3. Atóm tiltekins frumefnis eru nákvæmlega eins.
  • 4. Atóm mismunandi frumefna hafa mismunandi
    eiginleika, s.s. massa, lit o.s.frv.
  • 5. Atóm geta tengst saman í stærri einingar
    sambandsfrumeindir

3
Crooks hólkar
  • Á árunum 1860 1870 smíðar William Crookes
    svonefnda afhleðslulampa (Crookes-hólkar). Þessa
    lampa var hægt að nota til að mynda
    neiskautsgeisla (katóðugeisla).
  • Geislarnir myndast í gasi við lágan þrýsting, sem
    lokað er inni í glerhólk og streyma frá neikvætt
    hlöðnu skauti að jákvætt hlöðnu skauti.
  • Litur geislanna ræðst af gasinu í hólkinum.

4
Uppgötvun rafeindar
  • Enskum eðlisfræðingi J.J. Thomson , datt í hug að
    geislarnir væru í raun straumur neikvætt hlaðinna
    agna sem streymdu frá neikvætt hlaðna skautinu
    (katóðu) að jákvætt hlaðna skautinu (anóðu).

J.J.Thomson birti niðurstöður sínar á rannsóknum
á katóðugeislum 1897
5
  • Mælingar Thomsons sýna að
  • 1. Geislarnir flytja orku, skriðþunga og massa
    (sem gefur til kynna að þetta séu agnir).
  • 2. Geislarnir flytja neikvæða hleðslu (sem
    þýðir að agnirnar eru neikvætt hlaðnar).
  • 3. Hlutfall hleðslu og massa (e/m) er mun hærra
    en fyrir vetnisjón (sem þýðir að agnirnar eru
    minni en vetnisjón).
  • 4. Eiginleikar geislanna (og þar með e/m
    hlutfallið) er alltaf það sama óháð efnum (sem
  • þýðir að agnirnar eru eins í öllum efnum og þá
    líka hluti af öllu efni)

6
  • Niðurstaða Thomsons var að katóðugeislarnir væru
    straumur neikvætt hlaðinna agna sem væru minni en
    atómið en hluti af öllu efni, þ.e. hluti af
    atóminu.
  • Atómið hlaut því að vera samsett úr einhverjum
    smærri einingum og ekki ódeilanlegt.
  • Síðar voru þessar agnir nefndar rafeindir (e.
    electron).

7
  • Árið 1908, 11 árum eftir að Thomson uppgötvar
    rafeindina tekst bandarískum eðlisfræðingi R.
    Millikan að mæla hleðslu rafeindarinnar
    (Olíudropatilraunin)
  • Þegar hleðsla rafeindarinnar var þekkt var massi
    hennar einnig þekktur því hlutfallið e/m var
    þekkt.

e/m 1,76 1011 C/kg e 1,602 10-19
C ? me 9,109 10-31 kg.
8
Atómlíkan Thomsons
  • Á grunni niðurstaðna sinna bjó Thomsons til nýja
    mynd af atóminu.
  • Hann hugsaði sér neikvætt hlaðnar agnir
    (rafeindir) í jákvætt hlöðnu hlaupi eða vökva.
  • Rúsínugrautur

9
Rutherford og atómið
  • Á fyrsta áratug 20. Aldar byrjar Ernest
    Rutherford (1871-1937) að rannsaka atómið.
  • Árið 1909 fær hann tvo aðstoðarmenn sína, Geiger
    og Marsden til að kanna endurvarp ?-agna af
    gullþynnu.

10
  • Tilraun Geigers og Marsdens fólst í því að skjóta
    ? ögnum á mjög þunna gullþynnu og kanna hvernig
    agnirnar endurvörpuðust af þynnunni.

11
  • Niðurstöður mælinganna voru
  • 1. Langflestar ?-agnanna fóru beint í gegnum
    gullþynnuna án þess að breyta um stefnu.
  • 2. Nokkur hluti agnanna sveigði af braut en
    komst í gegnum þynnuna.
  • 3. Lítill hluti agnanna kastaðist til baka og
    fór ekki í gegnum þynnuna.

12
  • Kjarninn og ? agnirnar eru jákvætt hlaðin svo
    milli þeirra eru fráhrindikraftar
  • Niðurstöðurnar mátti því skýra með því að kjarni
    gullatómsins væri mjög smár og aðeins þær agnir
    sem fóru nógu nærri kjarnanum sveigðu af braut
    eða köstuðust til baka.

13
Atómlíkan Rutherfords
  • Út frá þessum niðurstöðum bjó Rutherford til nýtt
    líkan af atóminu þar sem jákvætt hlaðinn kjarni
    er í miðju atóms en rafeindirnar á braut
    umhverfis kjarnann
  • Massinn var nær allur í kjarnanum

14
Vandamál
  • Samkvæmt rafsegulfræði Maxwells geislar rafeind
    sem fær hröðun, frá sér orku sem rafsegulbulgju
  • Rafeind á braut um kjarnann ætti því að tapa frá
    sér orku, hægja á sér og falla niður í kjarnann
  • Atómlíkan Rutherfords var því óstöðugt.

15
Niels Bohr
  • Niels Bohr (1885-1962) hefur störf hjá Rutherford
    árið 1911.
  • Einsetur sér að leysa vandamálið með stöðugleika
    atómsins.
  • Beitir við það hugmyndum um orkuskömmtun.
  • Setur fram nýtt líkan 1913.

16
  • Frumsetningar Bohrs
  • Rafeind í atómi hreyfist eftir hringlaga braut um
    kjarnann, stýrist af aðdráttarkrafti milli
    rafhlaðinna agna (Coulomb krafti) og lýtur
    lögmálum klassískrar eðlisfræði. (Ath.I)
  • Í stað óendanlega margra brauta er það aðeins
    mögulegt fyrir rafeindina að vera á braut þar sem
    hverfiþunginn, L, er heilt margfeldi
    Plancksfasta.

Af þessu fæst að orkan er alltaf margfeldi af
h. (Ath.II)
17
  • Skömmtun hverfiþungans ásamt formúlunni um
    kraftinn sem verka á rafeinda á n-tu braut gefa
    saman jöfnu fyrir radíus rafeindar á braut
    umhverfis kjarnann svo nefndan Bohr radíus
  • Ef við veljum n 1 fæst að radíus innstu brautar
    vetnisatómsins er 5,3 ? 10-11 m.

18
  • Sýna má að þetta leiðir til ákveðinnar orku fyrir
    hverja braut. Orka n-tu brautar verður

Sem gefur fyrir vetni (Z1)
19
  • Þrátt fyrir stöðuga hröðun rafeindar geislar hún
    ekki frá sér orku sem rafsegulgeislun, því þá
    helst heildarorkan alltaf sú sama.
  • Rafeindin sendir frá rafsegulgeislun ef hún fer
    af braut þar sem heildarorka hennar er En yfir á
    braut þar sem heildarorkan er Em.
  • Orka útgeislunar er
  • Sem gefur tíðnina

20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
22
  • Lægsta orkustigið, E1, kallast grunnstig en önnur
    orkustig kallast örvuð orkustig.
  • Orka ljóseindar sem atóm sendir frá sér svarar
    til orkumunar orkustiganna sem rafeindin fer á
    milli.
  • Dæmi Rafeind fer úr n3 í n2. Hver verður
    bylgjulengd ljóssins?
  • ??E E3 E2 -2,1775 10-18 (1/32 1/22)
    3,025 10-19 J
  • sem gefur tíðnina
  • f E/h 3,025 10-19 J / 6,626 10-34 Js
    4,565 1014 Hz
  • og bylgjulengdina
  • ? c/f 3 108 m/s / 4,565 1014 Hz 6,571
    10-7 m 657,1 nm

23
  • Niðurstaða Bohrs var atóm sem hefur kjarna í
    miðju með rafeindir á braut (hvel) umhverfis.
  • Rafeindir haldast á sömu braut (hveli) meðan orka
    þeirra helst óbreytt.

Ef orka rafeindanna breytist þá fara rafeindirnar
milli brauta (hvela). Rafeindirnar missa og taka
til sín orku sem rafsegulgeislun.
24
Litróf vetnis
  • Þegar Bohr þróaði hugmyndir sínar um atómið hafði
    hann litróf vetnis í huga.

Mikilvægt var að nýtt atómlíkan félli að
hugmyndum Einsteins um ljósröfun og gæti skýrt
tilurð litrófa efna.
25
  • Litróf vetnis var á þeim tíma vel þekkt.
  • Litrófslínum vetnis má skipta í nokkra flokka
    eftir því hvernig þær raðast niður á litrófið.

Flokkarnir eru Lyman, Balmer, Paschen, Brackett
og Pfund. Aðeins Balmer er á sýnilega sviðinu.
26
  • Árið 1885 hafði Johann Jakob Balmer fundið
    formúlu fyrir bylgjulengd litrófslínanna á
    sýnilega sviðinu í nm

Síðar, árið 1890 fann J. R. Rydberg enn nákvæmari
formúlu fyrir bylgjulengdunum
Þar sem R er Rydbergsfasti R 1,09737 107
1/m
27
  • Sams konar formúlur má þróa fyrir aðrar línur í
    litrófi vetnis, utan sýnilega sviðsins. Þetta má
    taka saman í töflu

28
  • Hugmynd Bohrs var að sér hver litrófslína vetnis
    svaraði til tiltekinna orkubreytinga rafeinda,
    þ.e. stökks rafeindar milli tveggja brauta eða
    hvela.

29
  • Prófsteinn á það hvort hugmyndir Bohrs væru
    réttar eða ekki, var hvort líkan hans gæti sagt
    til um hverjar bylgjulengdir litrófslína vetnis
    væru.
  • Unnt er að reikna bylgjulengd tiltekinnar
    litrófslínu út frá hugmyndum Bohrs og með formúlu
    Rydbergs (Ath. III).
  • Niðurstöður eru samhljóma.
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com