فصل پنجم فیزیک دوازدهم با عنوان آشنایی با فیزیک اتمی، برای دانش آموزان رشتۀ ریاضی به بخش های زیر تقسیم می‌شود:

  1. اثر فوتوالکتریک
  2. طیف خطی
  3. مدل اتم رادرفورد – بور
  4. لیزر

آشنایی با فیزیک اتمی

برای آشنایی با فیزیک اتمی ابتدا باید با دسته بندی فیزیک آشنا شویم؛ علم فیزیک را به دو شاخۀ فیزیک کلاسیک و فیزیک جدید تقسیم بندی می کنند که در زیر تعریف کوتاهی از این دو شاخه ارائه می کنیم.

فیزیک کلاسیک

مباحث مکانیک نیوتونی، ترمودینامیک و نظریۀ الکترومغناطیس ماکسول که تا پیش از این با آنها آشنا شدیم، همه جزء فیزیک کلاسیک هستند

با نارسایی فیزیک کلاسیک در توجیه برخی پدیده‌ها و نیاز به روش و دیدگاهی جدید، فیزیک جدید با تلاش دانشمندان پایه‌گذاری شد. فیزیک جدید به گرایش‌های زیر تقسیم می‌شود:

  1. نظریۀ نسبیت خاص
  2. نظریۀ نسبیت عام
  3. نظریه کو آنتومی

نظریۀ نسبیت خاص

علم فیزیک مربوط به مطالعۀ پدیده ها در تندی هاى بسیار زیاد و قابل مقایسه با تندی نور

نظریۀ نسبیت عام

علم فیزیک مربوط به مطالعۀ هندسۀ فضا ــ زمان و گرانش

نظریۀ کوآنتومی

علم فیزیک مربوط به مطالعۀ پدیده ها در مقیاس هاى بسیار کوچک، مانند اتم ها و ذره هاى سازنده آنها

اثر فوتو الکتریک

وقتی نوری با بسامد مناسب مانند نور فرابفش به سطحی فلزی بتابد، الکترون‌هایی از آن گسیل (تابش) می‌شوند، این پدیدۀ فیزیکی را اثر فوتوالکتریک می‌نامند.

فوتوالکترون

الکترون‌های جدا شده از سطح فلز، در پدیدۀ فوتوالکتریک را فوتوالکترون می‌نامند.

ضعف های فیزیک کلاسیک در توجبه پدیده فوتو الکتریک :

  1. انتظار می رفت که این پدیده با هر بسامدی رخ دهد، فقط باید مدت کافی صبر کنیم تا الکترون ها انرژی لازم برای جدا شدن از سطح فلز را پیدا کنند.
  2. فیزیک کلاسیک پیش بینی می کند که به ازای یک بسامد معین، با افزایش شدت نور فرودی ، باید الکترون با انرژی جنبشی بیشتری از فلز خارج می شود.

دقت کنید که پیش بینی های ارائه شده در دو بند بالا با تجربه سازگار نیست و هر دوی آنها اشتباه است.

فوتون

انیشتین در نطریۀ فوتو الکتریک – باتوجه به کارهای قبلی پلانک در زمینه تابش گرمایی اجسام – فرض کرد که نور با بسامد f را می توان به صورت مجموعه ای از بسته های انرژی در نظر گرفت. هر بسته انرژی یک فوتون نام دارد.

انرژی فوتون

انرژی فوتون به فرکانس نور تابیده شده بستگی دارد و از رابطۀ زیر محاسبه می گردد

E=hf

نکات مهم فوتو الکتریک :

  1. وقتی نورِ تکفام بر سطح فلزی می‌تابد، هر فوتون صرفاً با یکی از الکترون‌های فلز برهم‌کنش می‌کند
  2. اگر فوتون انرژی کافی داشته باشد تا فرایند خارج کردن الکترون از فلز را انجام دهد، الکترون به طور آنی از آن گسیل می‌شود
  3. بخشی از از انرژی فوتون صرف جداکردن الکترون و مابقی آن به انرژی جنبشی الکترون خارج شده تبدیل می‌شود

تابع کار فلز

حداقل کار لازم برای خارج کردن الکترون های از سطح یک فلز خاص که آن را با °W نمایش می دهند

کمینه انرژی لازم برای خارج کردن یک الکترون از سطح یک فلز معین

بسامد آستانه

در پدیدۀ فوتوالکتریک، کمترین بسامدی که به ازای آن الکترون از سطح فلز جدا می شوند

تابش گرمایی

همه اجسام در هر دمایی که باشند، از خود امواج الکترومغناطیسی گسیل (نشر)می کنند که به آن تابش گرمایی می گویند.

طیف گسیلی پیوسته (طیف پیوسته)

امواج تابش شده از سطح یک جسم جامد (مثل رشته داغ یک لامپ روشن) که شامل گسترۀ پیوسته‌ای از طول موج هاست.

طف گسیلی پیوسته

تشکیل طیف پیوسته توسط جسم جامد، ناشی از برهم کنش قوی بین اتم های سازندۀ آن است. حال آنکه گازهای کم فشار و رقیق، که اتم‌های منفرد آنها از برهم کنش های قوی موجود در جسم جامد آزادند به جای طیف پیوسته، طیفی گسسته را گسیل می‌کنند که شامل طول موج های معینی است.

طیف گسیلی خطی (طیف خطی)

امواج الکترومغناطیسی گسیل (تابش) شده از گازهای کم فشار و رقیق

طول موج‌های ایجادشده در گازها، برای اتم‌های هر گاز منحصر به فرد هستند و سرنخ‌های مهمی را دربارۀ نوع و ساختار اتم های آن گاز به دست می‌دهند به همین دلیل طیف سنجی روشی برای شناسایی مواد است.

طیف خطی گاز نئون و جیوه

معادلۀ بالمر

بالمر، ریاضیدان سوئیسی، رابطه ای ساده پیشنهاد کرد که طول موج هر یک از خط های شناخته شدۀ مربوط به طیف گسیلی خطی هیدروژن اتمی را به دست می‌داد

معادله بالمر

در این رابطه R ثابت ریدبرگ است که برای سادگی مقدار آن را در محاسبات 0/011 در نظر می گیریم. در این رابطه ′n شماره لایۀ مقصد و n شمارۀ لایۀ مبدأ است. همیشه شمارۀ لایۀ مبدأ بیشتر از شمارۀ لایۀ مقصد است.

′n>n

با توجه به رابطۀ E=hf برای به دست آوردن کوتاهترین طول موج تابش شده برای هر رشته، الکترون باید بیشترین بسامد و به تبع آن بیشترین انرژی را داشته باشد، پس باید بیشترین مسیر را تا لایۀ مقصد طی کرده باشد در این حالت با مشخص بودن لایۀ مقصد، الکترون باید از لایه بینهایت به مقصد برگشته باشد، همچنین اگر لایه مبدأ مشخص باش، الکترون باید به پایین ترین لایه یعنی لایه شماره n=1 برگردد.

و اگر به دنبال بلندترین طول موج تابش شده هستیم با توجه به توضیحات ارائه شده، باید الکترون کمترین مسیر ممکن را طی کند پس اگر لایۀ مقصد مشخص بود، الکترون از یک لایه بالاتر آمده است و اگر لایۀ مبدأ مشخص بود، الکترون باید به یک لایه پایین تر برود.

1 دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید

  • Good day! This is my first visit to your blog!
    We are a team of volunteers and starting a new project in a community in the
    same niche. Your blog provided us useful information to work on. You have done a extraordinary job!

    پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

keyboard_arrow_up