fizika_wpori (Шпаргалка к экзамену), страница 8

Эф. К.наблюдается не только в эл-тронах, но и назаряженных частицах, например протонах,однако из-за большой массы протона) , (n =2, 3, 4, …). В инфракрасной области былиобнаружены: серия Пашена: ν = R (= 4, 5, 6, …), серия Брэкета: ν = R (1321−−1n21) , (n) , (nn21− ) , (n= 5, 6, 7, …), серия Пфунда: ν = R (52 n 211− 2 ) , (n= 6, 7, 8, …), серия Хэмфи: ν = R (2n6421−27= 7, 8, 9, …).Все приведенные выше серии в спектре атомаводорода могут быть описаны одной ф-лой,называемой обобщенной ф-лой Бальмера:ν = R(1m2−1n2−31кг, а электрон 9.1 ⋅ 10кг) его( 1.6 ⋅ 10отдача «просматривается» лишь при рассеяниифотонов очень высоких энергий. Как эф. К.

так ифотоэффект на основе квантовых представленийобусловлены взаимодействием фотонов сэлектронами. В первом случае фотонрассеивается, во втором – поглощается.Рассеивание происходит при взаимодействиифотона со свободным электроном, а фотоэффектсо связанными электронами. При столкновениифотона, так как это находится в противоречии сзаконами сохранения импульса и энергии.Поэтому при взаимодействии фотонов сосвободными электронами может наблюдатьсятолько их рассеяние, т.е. эффект Комптона.) , где m – имеет в каждойданной серии постоянное значение, m = 1, 2, 3, 4,5, 6 (определяет серию), n – принимаетцелочисленные значения, начиная с m+1(определяет отдельные линии этой серии).54.

Опыт Франка Герца. Изучая методомзадерживающего потенциала столкновенияэлектронов с атомами газов, экспериментальнобыло доказано, что значения энергии атомовдискретны.Принципиальная схема их установки приведенана рис. Вакуумная трубка, заполненная парамиртути (давление приблизительно равно 13 Па),содержала катод (К), две сетки (С1 и С2) и анод(А). Электроны, эмитируемые катодом,ускорялись разностью потенциалов, приложенноймежду катодом и сеткой С1.

Между сеткой С2 ианодом приложен небольшой (примерно 0.5 В)задерживающий потенциал. Электроны,ускоренные в области 1, попадают в область 2между сетками, где испытывают соударения сатомами паров ртути. Электроны, которые послесоударений имеют достаточную энергию дляпреодоления задерживающего потенциала вобласти 3, достигают анода. При неупругихсоударениях электронов с атомами ртутипоследние могут возбуждаться.

Согласноборовской теории, каждый из атомов ртути можетполучить лишь вполне определенную энергию,переходя при этом в одно из возбужденныхсостояний.Из опыта следует, что при увеличенииускоряющего потенциала вплоть до 5 В анодныйток возрастает монотонно, его значение проходитчерез максимум, затем резко уменьшается ивозрастает вновь.тельного ядра, имеющего заряд Ze (Z –порядковый номер эл-та в системе Менделеева, е−15− 10-- элементарный заряд), размер 10массу , практически равную массе атома, в−14ми−10мобласти с линейными размерами порядка 10по замкнутым орбитам движутся электроны,образую электронную оболочку атома. Так атомынейтральны, то заряд ядра равен суммарномузаряду электронов, т.е.

вокруг ядра должновращаться Z электронов.53. Постулаты Бора. Первая попыткапостроить качественно новую – квантовую -теорию атома была предпринята Бором. Онпоставил перед собой цель связать в единоецелое эмпирические закономерности линейчатыхспектров, ядерную модель атома Резерфорда(Согласно этой модели, вокруг положительногоядра, имеющего заряд Ze (Z – порядковый номерэл-та в системе Менделеева, е -- элементарный−15−14− 10 м и массу ,заряд), размер 10практически равную массе атома, в области с−10м полинейными размерами порядка 10замкнутым орбитам движутся электроны,образую электронную оболочку атома.

Так какатомы нейтральны, то заряд ядра равенсуммарному заряду электронов, т.е. вокруг ядрадолжно вращаться Z электронов) и квантовыйхарактер излучения и поглощения света. Двапостулата: Первый постулат Бора (постулатстационарных состояний): в атоме56. Опытное обоснованиеВолного Дуализма57. Соотношениенеопределенностей ГейзенбергаВскоре гипотеза де Бройля была подтвержденаэкспериментально. В 1927 г.

а м е р и к а н с к и еф и з и к и К . Д э в и с с о н (1881 — 1958) и Л.Джермер (1896 — 1971) обнаружили, что пучокэлектронов, рассеивающийся от естественнойдифракционной решетки — кристалла никеля,—дает отчетливую дифракционную картину.Дифракционные максимумы соответствовалиформуле Вульфа — Брэггов (182.1), абрэгговская длина волны оказалась вточности равной длине волны, вычисленной поформуле (213.2). В дальнейшем формула деБройля была подтверждена опытами П. С.Тартаковского и Г.

Томсона, наблюдавшихдифракционную картину при прохождении пучкабыстрых электронов (энергия «50 кэВ) черезметаллическую фольгу (толщиной ж 1 мкм).Так как дифракционная картина исследоваласьдля потока электронов, то необходимо былодоказать, что волновые свойства присущи нетолько потоку большой совокупности электронов,но и каждому электрону в отдельности. Это удалось экспериментально подтвердить в 1948 г.советскому физику В. А.

Фабриканту (р. 1907).Он показал, что даже в случае столь слабогоэлектронного пучка, когда каждый электронпроходит через прибор независимо от других(промежуток времени между двумя электронамив 104 раз больше времени прохожденияэлектроном прибора), возникающая придлительной экспозиции дифракционная картинане отличается от дифракционных картин,Согласно двойственной корпускулярно-волновойприроде частиц вещества, для описаниямикрочастиц используются то волновые, токорпускулярные представления.

Поэтомуприписывать им все свойства частиц и всесвойства волн нельзя.В. Гейзенберг, учитывая волновые свойствамикрочастиц и связанные с волновымисвойствами ограничения в их поведении, пришелв 1927 г. к выводу, что объект микромираневозможно одновременно с любой напередзаданной точностью характеризовать икоординатой и импульсом. Согласносоотношению неопределенностей Гейзенберга,микрочастица (микрообъект) не может иметь одновременно и определенную координату (х, у, z),и определенную соответствующую проекциюимпульса (рх, ру, рг), причем неопределенностиэтих величин удовлетворяют условиям, т.е.произведение координаты и соответствующей ейпроекции импульса не может быть меньшевеличины порядка h.Из соотношения неопределенностей (215.1)следует, что, например, если микрочастицанаходится в состоянии с точным значениемто в этом состояниикоординатысоответствующая проекция ее импульсаоказывается совершеннои наоборот.неопределеннойТаким образом, для микрочастицы не существуетсостояний, в которых ее координаты и импульсимели бы одновременно точные значения.Отсюда вытекает и фактическая невозможностьмикрочастиц описывается принципиальнопо-новому — с помощью волновой функции,котораяявляетсяосновнымносителеминформации об их корпускулярных иволновых свойствах.

Вероятность нахождениячастицы в элементе объемом dV равнаВеличина(квадрат модуля -функции) имеет смыслуплотности вероятности, т. е. определяетвероятность нахождения частицы в единичномобъеме в окрестности точки с координатами х, у, z.Таким образом, физический смысл имеет несама-функция,аквадратеемодулякоторым задается интенсивность волн де Бройля.Вероятность найти частицу в моментвременив конечном объеме V, согласнотеореме сложения вероятностей, равна62. Движение свободнойчастицы.При движении свободной частицы (U(x) = 0) ееполная энергия совпадает с кинетической. Длясвободной частицы, движущейся вдоль оси х,уравнение Шредингера (217.5) для стационарныхсостояний примет вид63.Частица в яме.анализПроведем качественныйуравненияШредингерарешенийприменительно к частице в одномерной прямоугольной«потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками».Такая «яма» описывается потенциальной энергией вида(для простоты принимаем, что частица движется вдольоси х)(219.1)Прямой подстановкой можно убедиться в том,что частным решением уравнения i (219.1)является функция, гдеA=const и k = const, с собственным значениемэнергии(219.2)Функцияпредставляет собой только координатную 4астьволновой функцииПоэтомузависящая от времени волновая функция,согласно (217.4),(219.3)(здесьФункция(219.3) представляет собой плоскую монохроматическую волну де Бройля (см.

217.2)).Из выражения (219.2) следует, что зависимостьэнергии от импульсаоказывается обычной для нерелятивистскихчастиц. Следовательно, энергия свободнойгде / — ширина «ямы», а энергия отсчиты-вается от еедна (рис. 296).Уравнение Шредингера (217.5) для стационарныхсостояний в случае одномерной задачи запишется ввидеНаграницах«ямы» (при х = 0и х = /) непрерывнаяволноваятакжефункциядолжнаобращатьсявнуль.Следовательно,гра-ничныеусловиявданном случае имеют видодновременно с любой наперед заданной точностью измерить координату и импульсмикрообъекта. Так как в классической механикепринимается, что измерение координаты иимпульса может быть произведено с любойточностью, то соотношение неопределенностейявляется, таким образом, квантовымограничением применимости классическоймеханики к микрообъектам.58.