Кванттық теориялардың негізгі ойларын тәжірибе жүзінде тұжырымдау. Франк және Герц тәжірибелері

1. Кванттық теориялардың негізгі тұжырымдары
2. Франк және Герц тәжірибелері
3. Бордың постулаттары
Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер тізімі
Едәуір жоғары температураға дейінгі қыздырылған денелердің жарық шығара бастайтындығы практикада әрбір адамға белгілі. Мысалы, металдарды қыздырған кезде олар алғашқыда қоңыр қызыл түсті, артынан әрі қыздырудың барысында ашық қызыл түске ие болады, одан әрі қыздырғанда ақ шоқ деп аталатын түске келеді. Басқаша айтқанда қатты жєне сұйық денелер жоғары температураға дейін қыздыру кезінде спектрдің көрінетін аймағында сәулеленуге ие болады. Бұл кезде температураны өсіруге байланысты сәулеленудің интенсивтілігі жєне спектрлік құрамы өзгереді. Сәулеленуші дененің ішкі энергиясы есебінен пайда болатын жєне тек дененің температурасы мен химиялық қасиеттеріне байланысты электромагниттік сєулелену жылулық сәулелену деп аталады. Температуралық тепе-теңдікте тұрған денелердің жылулық сєулеленуі, сондай денеге түсетін сәулеленудің энергия мөлшерін жұтуымен теңестіріледі.
Дененің жылулық сәулеленуінің спектралды сипаттамасы үшін дененің сәуле ығарғаштық қабілеттілігі деген түсінік енгізіледі, оны сонымен қатар, шығарғыштық қабілеттілігі немесе энергетикалық жарқыраудың Е(ν,Т) спектралды тығыздығы деп атайды.
Денелердің сәуле шығарғыштык, қабілеттілігі деп уақыт бірлігі ішінде дене бетінің аудан бірлігіне келетін жиіліктері -ден +d аралығында шығарылатын электромагниттік сәулеленудің dW энергиясын айтады. Сонымен,
Е( ,Т) = dWсєу/ d (7.1)
СИ жүйесінде, сєуле шығарғыштық қабілеттілігі Дж/м2 пен өрнектеледі. Электромагниттік толқындар жұтылуының спектралды сипаттамасы үшін денелердің жұтылу қабілеттілігі үшін А(ν,Т) деген ұғым енгізіледі. Жұтылу қабілеттілігі, уақыт бірлігі ішінде дене бетінің аудан бірлігіне жиіліктері υ-ден υ+dυ аралығында түсетін dW энергиясының қандай бөлігін дене жұта алатындығын көрсетеді, яғни
А(ν,Т) = dWжұт/dW (7.2)
Денелердің сәуле шығарғыштық жєне сәуле жұтқыштық қабілеттілігі, дененің температурасына, жиілігіне, дененің химиялық құрамына жєне дене бетінің күйіне байланысты болады. Егер кез-келген температурада және барлық жиіліктер үшін А(ν,Т) = 1 болса, онда дене абсолют қара дене деп аталады. Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілеттілігін ε(ν,Т) деп белгілейміз. Ол дененің сәулелену жиілігіне жєне абсолют температурасына тєуелді. Абсолют қара дене єдетте физикалық үлгі ретінде алынады, бірақ табиғатта көптеген денелер өзінің қасиеттері бойынша абсолют қара денелерге жақын келеді. Мысалы құрым, қара елтірі, қара бархыт.
1. Абдуллаев Ж. «Физика курсы» Алматы 1994
2. Бейімбетов Ф.Б. «Электр және магнетизм» Алматы 1994
        
        Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министірлігі Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университеті
СӨЖ
Тақырыбы:Кванттық теориялардың негізгі ... ... ... ... ... және Герц ... Рахимбердина.А.Т
Семей 2015
Жоспар
* Кванттық теориялардың негізгі тұжырымдары
* Франк және Герц тәжірибелері
* Бордың постулаттары
Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер ... ... ... ... ... жүзінде тұжырымдау. Франк және Герц тәжірибелері
Едәуір жоғары температураға дейінгі қыздырылған денелердің ... ... ... ... ... ... белгілі. Мысалы, металдарды қыздырған кезде олар алғашқыда қоңыр қызыл түсті, артынан әрі ... ... ашық ... ... ие болады, одан әрі қыздырғанда ақ шоқ деп аталатын түске келеді. Басқаша айтқанда қатты жєне сұйық ... ... ... ... қыздыру кезінде спектрдің көрінетін аймағында сәулеленуге ие болады. Бұл кезде температураны өсіруге байланысты сәулеленудің интенсивтілігі жєне спектрлік құрамы өзгереді. ... ... ішкі ... ... ... болатын жєне тек дененің температурасы мен химиялық қасиеттеріне ... ... ... ... ... деп ... Температуралық тепе-теңдікте тұрған денелердің жылулық сєулеленуі, сондай денеге түсетін сәулеленудің энергия мөлшерін жұтуымен теңестіріледі.
Дененің жылулық сәулеленуінің спектралды сипаттамасы үшін дененің ... ... ... деген түсінік енгізіледі, оны сонымен қатар, шығарғыштық қабілеттілігі немесе энергетикалық жарқыраудың ... ... ... деп ... ... ... қабілеттілігі деп уақыт бірлігі ішінде дене бетінің ... ... ... жиіліктері -ден +dаралығында шығарылатын электромагниттік сәулеленудің dW энергиясын айтады. Сонымен,
Е(,Т) = dWсєу/ d ... ... ... ... қабілеттілігі Дж/м2 пен өрнектеледі. Электромагниттік толқындар жұтылуының спектралды сипаттамасы үшін денелердің жұтылу қабілеттілігі үшін ... ... ұғым ... Жұтылу қабілеттілігі, уақыт бірлігі ішінде дене бетінің аудан бірлігіне жиіліктері υ-ден υ+dυ ... ... dW ... ... бөлігін дене жұта алатындығын көрсетеді, яғни
А(ν,Т) = dWжұт/dW (7.2)
Денелердің сәуле ... жєне ... ... ... ... ... жиілігіне, дененің химиялық құрамына жєне дене бетінің күйіне байланысты болады. Егер кез-келген температурада және барлық жиіліктер үшін ... = 1 ... онда дене ... қара дене деп аталады. Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілеттілігін ε(ν,Т) деп белгілейміз. Ол дененің сәулелену ... жєне ... ... тєуелді. Абсолют қара дене єдетте физикалық үлгі ретінде алынады, ... ... ... ... ... ... ... абсолют қара денелерге жақын келеді. Мысалы құрым, қара елтірі, қара бархыт. Абсолют қара ... ... ... ... ... емес қуыс ... кішкене тесікті алуға болады (7.1-сурет)
7.1-сурет
Кішкене тесік арқылы қуыс ішіне түсетін жарық сәулесі қуыс қабырғаларына көп ретті шағылуға кездеседі. Әрбір шағылу ... ... ... энергиясының кейбір бөлігі жұтылатын болады. Сондықтан, тесіктен шығатын сәуленің ... оған ... ... ... ... ... көп ... азаяды. Қуыс бетінің ауданының тесік бетінің ауданына қатынасы үлкен болған сайын, тесік беті өзінің қасиеті бойынша абсолют қара ... ... ... ... Реал ... ... үшін көп ... сұр дененің үлгісі пайдаланылады. Дене сұр деп аталады, егер де оның жұтылу қабілеттілігі барлық жиіліктер үшін бірдей болса, жєне ол тек ... мен дене ... ... ... ... яғни Асұр (ν,Т) = А(Т). ... сәуле шығарғыштық жєне сәуле жұтқыштық қабілеттіліктері бір-бірімен байланысты. Бұл ... ... ... екі ... ұзын а және в ... ... ... жылу өткізбейтін (адиабаттық)
7.2-сурет
жүйені қарастырамыз, тек пластинкалар ғана бір-бірімен жылу алмаса алады. Пластинканың а беті абсолют қара. Термодинамикалық ... ... екі ... ... да бірдей және сєулелену тепе-тендік күйде болады. Сєуле шығарғыштық және сәуле жұтқыштық анықтамасы бойынша екі пластинка үшін ... ... ... E(ν,Т) dν ... ... dW ... ... ...
dW= ... қара а ... ... ε(ν,Т) dν (7.4)
а пластинкасы энергияны шағылдырмай толық жұтатындықтан бұл пластинканың сєулелену энергиясы пластинкаға келіп түскен энергияға тең ... ... ... (7.3) ... ... ... ...
Термодинамикалық тепе-теңдік күйінде dWшығ =dWжұт, олай болса
E(ν,Т) dν= ... ...... ... ... ... ... дененің сәуле шығарғыштық қабілеттілігінің оның жұтқыштық қабілеттілігіне ... ... ... ... тєуелді болмайды жєне ол абсолют қара дененің сєуле шығарғыштық қабілеттілігі болып, ол температура мен жиіліктің f(ν,Т) ... ... ... Бұл ... ... рет Кирхгоф тағайындады, сондықтан заң соның атына берілді, ал f(ν,Т) функциясы Кирхгоф функциясы деп аталады. Кирхгоф ... A(ν,Т) = 1, онда ... = ... егер ... = 0 ... онда ε(ν,Т) = 0 болады. Сондықтан, егер дене берілген температурада берілген жиіліктер аралығында жұтпайтын ... онда ол бұл ... да және бұл ... ... да сєуле шығармайды, яғни сєулеленбейді.
0-ден -ке дейінгі жиіліктегі ... ... ... толық сәулелену қуаты дененің энергетикалық жарқырауы немесе интегралды сәуле шығарғыштық ... Е(Т) деп ... ... ... ол ... ... Кирхгоф заңын есепке алсақ, онда
Е(Т)= (7.6)
Абсолют қара дене үшін A(ν,Т) = 1, ... ... әрі ... сәулелену теориясының негізгі мєселесі Кирхгоф функциясының ашық түрін іздеу болып табылады. 1879 жылы Д.Стефан тєжірибелік мєліметтерді талдау негізінде төмендегідей ... ... ... ... ... ... абсолют температураның төрт дәрежесіне пропорционал болады. Бірақ Л. Больцман 1884 жылы термодинамикалық єдіспен теориялық бұл пікірдің тек абсолют қара дене үшін ... ... ... ... бұл ... ... тарихында Стефан-Больцман заңы деп аталады.
ε(Т) =σ-Т[5] ... ... қара ... ... жарқырауы абсолют температуранық төрт дәрежесіне тура пропорционал. σ=5,67-10[8](Вт/м[2]к[4]) -- пропорционалдық коэффициенті Стефан-Больцман заңының тұрақтысы деп аталады. ... олар ... ... ашық ... шешкен жоқ. Кирхгоф функциясының ашық түрін ашудағы алғашқы қадамды 1893 жылы В. Вин жасады. Ол, жылжып ... ... бар және ... ... бар цилиндрлік ыдыста абсолют қара дененің адиабатты сығу сәулеленуі туралы есепті ... ... ... ол ... функциясы үшін келесі өрнекті алды:
ε(ν,Т) =f(ν,Т) = V3 f(ν,Т) ... (,Т) -- ... ... ашық ... функция. В.Вин (/Т) функциясының ашық түрін тағайындамаса да, бірақ (7.9) В.Вин өрнегінен Стефан-Больцман заңы шығады.
Абсолют қара дененің сәуле ... ... ... температурадағы жиіліктен тєуелділігі 7.3-суретте көрсетілген түрде болатындығы тєжірибелерден белгілі.
8.1. ... және Герц ... ... физика заңдарына құрылған планетаарлық жүйе болып табылатын және бөлшектерінің шашырауы бойынша жүргізілген тәжірибелердің нәтижелерін талдауға негізделген Резерфордтың атомдық моделі ... ... ... ... ... ... ... классикалық теорияға сәйкес, электрон ядроның айналасында дөңгелектік орбита бойынша қозғала отырып, үздіксіз сәуле ... ... ... атом тек ... ... ... ғана ... Екіншіден, Резерфордтың атомдық моделі тұрақсыз болды, бірақ шындығында атом тұрақты жүйе ... ... ... ... ... ... сәулелену спектрі үздіксіз (тұтас) болуы керек, ал тәжірибеде атомның сәулеленуі сызықтық спектр болып табылады. Бұл деген сөз, ... ... ... атом ... ... қолдану тәжірибелік фактілермен қарама-қарсы қайшылықта болуға әкелді.
Алдымен, атомдардың ... ... ... ... ... ... ... сызықтық спектрлерін беретіндігі белгілі. 1885 жылы И. Бальмер сутегі атомы спектрінің көрінетін бөлігінің тоғызыншы ... ... ... ... ... ... ... тағайындады. Мұндағы Ридберг тұрақтысы деп аталады, ал n=3,4,5,...
Бальмер өрнегін сәулеленудің жиілігі үшін мына түрде жазуға болады.
(8.2)
толқын ұзындығы мен ... ...... пайдалануға болады, с3108 м/с - вакуумдағы жарық жылдамдығы. Р. Ридберг сутегі үшін ғана ... ... ... ... элементтерде сызықтық спектрлер байқалатынын көрсетті, спектралды сызықтардың жиілігі
, (8.3)
қатынасын қанағаттандырады, мұндағы n1 және n2 - кейбір ... ... Т(n1) және Т(n2) ... ... ... деп аталады. (8.2) және (8.3) өрнектерін салыстыра келіп
; ... ... 1908 жылы В. ... ... ... ... ... сызықтарының жиілігі екі терм айырымы түрінде беруге болатындығын тағайындады; термдердің әртүрлі комбинацияларын құрай отырып, бұл ... ... ... ... ... ... жиілігін табуға болады. Мұндай ұйғарым Ритцтің комбинациялық принципі ... атқа ие ... ... ... ... ... сутегі атомы сәулелену сызықтарының толқын ұзындығын есептеуге мүмкін болатын сериалды өрнектерді алуға болады.
Спектрдің алыс ультракүлгін ... ... ... ... ... ... ... сипатталады:
, (8.4)
мұндағы n=2,3,4,... Сутегі атомы спектрінің көрінетін аумағында бақыланатын Бальмер сериясы келесі өрнекпен сипатталады
, (8.5)
мұндағы n=3,4,5,...
Спектрдің инфрақызыл ... ... ... ... мына ... бойынша сипатталады
, (8.6)
мұндағы n=4,5,6,...
Сонымен бірге, алыс ... ... ... ... ... ... ... сериясы
, (8.8)
мұндағы n=6,7,8,...
Хэмфри сериясы
, (8.9)
мұндағы n=7,8,9,...
Атомның классикалық емес ... ... ... ... 1913 жылы дат ... Н. Бор жасаған. Бірақ Бордың теориясында Резерфорд моделінің көзқарасынан алшақ кетпеушілік байқалады. Бірақ атомдағы электронның күйіне ... ... ... Атом ... Бор ... ... ... бірінші постулаты: атом, кейбір стационар күйлерде, өзінен энергия шығармайды және энергияны жұтпайды.
Бордың екінші постулаты: бір стационар күйден екінші ... ... ... атом бір ... ... шығарады немесе жұтады. Бұл постулат жиіліктер ережесі болып табылады және оны келесі түрде өрнектеуге болады: атом бір ... ... ... ... күйге көшкенде, стационар күйлердің энергиялар айырымына тең болатын һ квант энергиясын шығарады немесе жұтады, ... ... ... ... ... ... ... импульс моменті Планк тұрақтысына еселік болатын дөңгелектік орбита бойынша қозғалады, яғни мына ... ... m - ... ... - ... ... r - электрон орбитасының радиусы, , n=1,2,3,... - сутегі атомының энергетикалық деңгейлерінің ретін анықтайтын бүтін сандар, олар бас ... ... деп ... ... мәніне тең күй - негізгі күй деп аталады, ал n>1 ... ... ... ... ... деп ... Бор ... сутегі атомының стационар күйлерінің энергияларын есептеуге мүмкіндік береді, бұл кезде Бордың есептеуі бойынша, сутегі атомындағы электрон, электронның ядроға кулондық ... күш ... ... заң бойынша дөңгелектік орбита бойымен қозғалады. Сутегі атомындағы электрон үшін Ньютонның екінші заңын жазып, мынаны аламыз:
. ... ... ... ... r ... ... ... орбитасының радиусы үшін (8.22) өрнегін (8.20) өрнегіне қойып, түрлендіруден кейін n ... ... ... ... болады
. (8.23)
(8.22) пен (8.23)-тен сутегі атомындағы электронның n-ші орбитасының радиусы:
. (8.24)
Соңғы теңдеуден, орбита радиусы бүтін сан ... ... ... ... ... ... атомындағы электронның толық энергиясы оның кинетикалық және
8.1-сурет
потенциалық энергияларының қосындысынан тұрады. Электронның кинетикалық ... мына ... ... ... ... атомындағы электронның потенциалық энергиясы мынаған тең:
. (8.26)
Сутегі атомындағы ... ... ... ... сутегі атомы туралы Бор көзқарасы атомның мөлшерін дәл анықтауға мүмкіндік берді. n=1 кезінде
м . (8.28)
Бұл шаманы сутегі атомының ... ... деп ... ... ... бор ... радиусы). Сутегі атомындағы электронның толық энергиясы теріс шама ... ол бас ... ... (n) ... ... ... және n кезінде, Е0 болады. Енді сутегі атомының спектральды сәуле шығару сызықтарының пайда ... 8.1 - ... ... ... ... ... (8.1-сурет).
Атомдардағы стационарлық күйлердің пайда болуы туралы Бор постулаттары және жиіліктердің ережесі 1913 жылы Д.Франк пен Г.Герцтің ... ... ... ... ... қондырғының сұлбасы 8.2-суретте көрсетілген.
8.2-сурет
Өте қатты қызған спираль түріндегі К катоды электрондарды шығарады, электрондар электр өрісінің әсерінен гальванометрге жалғанған А анодына ... ... ... пен ... ... S тор ... бар. Бұл барлық жүйе ішінен ауасы сорылып алынған шыны баллонына орналастырылады. ... ... 15 Па ... ... сынап булары енгізілген. Катод пен тор арасында потенциал айырымы U1 болатын үдеткіш электр өрісі жасалған, ал тор мен анод ... ... ... U2 ... ... 0,5 ... аспайтын әлсіз кемімелі өріс жасалған. Электрондар сынап атомдарымен екі жақты әсерлеседі. Соқтығысудың бірінші түрі ... ... олар ... жылдамдығын өзгерусіз қарапайым шашырауға әкеледі. Мұндай серпімді соққылар тізбектегі толық токтың болмауының себебі бола алмайды, ол үдеткіш U1 потенциалдар ... ... ... ... ... ... түрі - электрондардың сынап атомдарымен серпімсіз соққысы - ... ... ... байланысты және ол бұл энергияларды сынап атомдарына беруіне байланысты. Бірақ, Бор постулаттарына сәйкес, сынап атомы ... ... ... мүмкін, ол тек әртүрлі энергетикалық деңгейлердегі энергиялар айырымына тең энергияның белгілі үлесін ғана ... ... ... ... ... ... ... күй - қозған күй болып табылады, ол негізгі күйден 4,86 эВ ... ... ... ... ... үдететін электрондары энергия айырымы еU14,86 эВ-қа дейін жеткенше тек серпімді соққыларға ие болады. Электрондар энергиясы 4,86 эВ ... ... ... ... бұл ... ... толық энергияны сынап атомына береді. Сынап атомымен соқтығысу нәтижесінде өзінің энергиясын жоғалтқан ... тор мен анод ... ... ... жеңе алмайды, нәтижесінде электрон анодқа жете алмайды. Бұл анод ... ... тез ... әкеледі (8.3-сурет).
8.3-сурет
Осындай құбылыс еU124,86 эВ кезінде де болады, жалпы айтқанда еU1n4,86 эВ кезінде де болатындығын Бор ... ... ... ... ... ... ... өте зор орын алады. Ол сутегі атомы энергиясының сәулеленуі мен жұтылуының сызықтық спектрлерін түсіндіруге, теориялық түрде сутегі типтес жүйелер үшін ... ... ... ... ... ... ... табиғатын және тағы басқа құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік берді. Бірақ Бор атомының моделі ... ... ... ... ... ... көзқарасқа байланысты өз ішінде қайшылықтар болды. Бор теориясы ядродан басқа екі электроннан құралған гелий атомының моделін жасай ... ... ... Бор ... спектралды сызықтардың интенсивтігіндегі әртүрлілікті түсіндіре алмады. Оларды есептеу үшін Бор ... ... ... ... тура ... Бұл ... ... кванттық механиканың нәтижелері үлкен кванттық сандар кезіндегі классикалық нәтижелерге сәйкес болуы керек. Бұл принцип, ... ... ... ... табылатын кез-келген теория мен алғашқы классикалық теория арасында заңды байланыс болатынын, яғни жаңа ... ескі ... ... ... ... ... ... металдарды қыздырған кезде олар алғашқыда қоңыр қызыл түсті, артынан әрі қыздырудың барысында ашық қызыл ... ие ... одан әрі ... ақ шоқ деп ... ... келеді. Басқаша айтқанда қатты жєне сұйық денелер жоғары температураға ... ... ... спектрдің көрінетін аймағында сәулеленуге ие болады. Бұл кезде температураны өсіруге байланысты сәулеленудің ... жєне ... ... ... Сәулеленуші дененің ішкі энергиясы есебінен пайда болатын жєне тек дененің температурасы мен химиялық қасиеттеріне байланысты электромагниттік сєулелену ... ... деп ... ... ... ... ... жылулық сєулеленуі, сондай денеге түсетін сәулеленудің энергия мөлшерін жұтуымен ... ... ... сәулеленуінің спектралды сипаттамасы үшін дененің сәуле ығарғаштық қабілеттілігі деген түсінік енгізіледі, оны сонымен қатар, ... ... ... ... жарқыраудың Е(ν,Т) спектралды тығыздығы деп атайды.
Пайдаланған әдебиеттер:
1. Абдуллаев Ж. Алматы 1994
2. Бейімбетов Ф.Б. Алматы 1994

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 9 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Кванттық теорияның басты тұжырымдарын тәжірибе жүзінде негіздеу.Франк және Герц тәжірибелері7 бет
Инвестициялық жобаның техникалық негізделгендігін және сатып алынуын бағалауға қойылатын талаптар5 бет
Теориялық және қолданбалы әлеуметтану.13 бет
Шешім қабылдау процесі5 бет
Ғылыми зертеу методологиясы7 бет
Ғылыми теорияның қурылымы7 бет
Қоғам әлеуметтік шындық3 бет
"резерфорд тәжірибелері. ритцтің комбинациялық принципі. бор-зоммерфольдтің квантталу ережелері. "12 бет
Абай ойларының қара сөздеріндегі өрнектері4 бет
Автотербелмелі жүйелер кластерінің сигнал өндіру режимдері және оларға шуыл мен флуктуациялардың әсерін тәжірибе жүзінде зерттеу40 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь