Лабораториялык иштер

Квант физикасы

Сутектин атомунун нурлануу спектринин серияларынын закон ченемдүүлүгүн окуп үйрѳнүү жана Ридберг турактуулугун аныктоо

Суутектин атомдорунун нурлануу спектринин серияларынын закон ченемдүүлүгүн окуп үйрѳнүү жана Ридберг турактуулугун аныктоо.

Иштин максаты: Суутектин атомунун нурлануу спектринин серияларын окуп үйрѳнүү менен атомдун түзүлүшүнүн теориясы менен таанышуу жана мошохраматордун жардамы менен Ридберг турактуулугун аныктоо.

Куралдар: уневерсалдуу монохраматор (УМ – 2), суутек түтүктѳрү ток булагы ( 0:12 В) 3А

Теориялык бѳлүгү

Атомдун планеталык модели

Каалагандай эле химиялык элементтин атому оң заряддалган ядродон жана анын айланасында айланып жүрүүчү терс заряддалган электрондордон тураары Резерфорддун тажырыйбаларынан белгилүү. Атом толугу менен нейтралдашкан болот. Электрондор ядронун айланасында айлана түрдѳгү орбита боюнча айланат.

Суутектин атому тѳмѳндѳгүдѳй атомдук системадан турат. +Z_ѳ – оң заряддалган ядро жана е- терс заряддалган электрон.

F = ядрро менен электрондун ортосундагы ѳз ара аракеттенишүү күчү. Кулон күчү.

Кулон күчү бул жерде борборго умтулуучу күчтүн ролун аткарат. Ошондуктан: F_d = =

² (1.1)

m- электрондун массасы, z- орбитанын радиусу.

Электр талаасындагы ядронун электрону тѳмѳндѳгүдѳй потенциалдык энергияга барабар.

E_п = V(-e) = =

v- электрондун толук энергиясы анын потенциалдык жана кинетикалык энергиянын барабар.

E = E_n+E_k = + (1.2)

1. Ден ϑ² ты таап. (1.2) ге коюп тѳмѳнкүгѳ ээ болобуз.

E = - (1.3)

Электрон орбита боюнча айланганда электро магниттик теорияга байланыштуу ал өзүнүн тегерегинде өзгөрмөлүү электро магниттик талаан6ы дүүлүктүрөт. Бул электромагниттик талаа мейкиндикте жарык ылдамдыгы менен бирдей ылдамдыкта таралат. Мындай электрон өзүнүн энергиясынын бир болүгүн жоготуу менен бирге үзгүлтүксүз нурлануу чыгарат.

Классикалык теория боюнча ушундай жол менен электрондун энергиясы дайыма азайып отурат. (1.3) формуладан корүнүптургандай аз энергияга аз энергия туура келет. анда энергия азайып отуруп ядрого кулап түшүшү мүмкүн.

Бул учурда атомдун планетардык модели туруксуз деп Резерфорддун тажырыйбаларына карам – каршы келет. бул карама – каршылыктан чыгып бул кубулушту түшүндүрүү үчүн Бор тѳмѳндѳгүдѳй пастулатты сунуш кылган.

Суутектин атому жѳнүндѳ Бордун теориясы.

Жарыктын нурдануусун жана жутулуусун түшүндүрүү үчүн Бор тѳмѳндѳгүдѳй пастулатты сунуш кылган.

1. Атомдо электрон белгилүү бир аныкталган орбита боюнча айланат. Анын радиусу шарт менен аныкталат:

n*r*θ = n*h (2.1)

p = m*θ*r h = (2.2)

p – электрондун кыймыл санын моменти

h – Планк турактуулугу

n – 1,2,3,4...... кванттык сандар электрондун бул же тигил орбитага тиешелүү экендигин аныктайт.

Атомдун электрон белгилүү аныкталган мааниге ээ болот.

1. Стационардуу орбита боюнча айланган электрон нурданбайт.

2. Жарыктын нурданышы атомдун чоӊ энергиялуу E₁ стационардык абалын кичине энергиялуу E₂ стационардык абалын ѳткѳн учурда гана болот.

Жарыктын квантынын нурдануусун жыштыгы тѳмѳнкүдѳй шарт менен аныкталат.

hv = E₁ – E₂ (2.3)

hv – нурданган бѳлүктѳн энергиясы (2.3) формуладан кѳрүнүп тургандай нурдануу электрондун сырткы орбитадан ички орбитага ѳткѳн учуру бар болот.

Суутектин атомундагы электрондун толук энергиясын жана радиусун эсептейбиз.

(2.1) формуланын эки жагын квадратка кѳтѳрүп (1.1) деги маанисин коюп тѳмѳнкүгѳ ээ болобуз.

r = (2.4)

r – дин маанисин (1.3)ке коюп тѳмѳнкүгѳ ээ болобуз

E = (2.5)

(2.5) формуладан n – квант саны атомдогу электрондун энергиясын аныктаары келип чыгат. Анткени калган чоӊдуктар баары турактуу.

Жалпы учурда ядродон жана бир электрондон турган атомдук система n ге Бордун пастулаты боюнча нур чыгарат.,

= (2.6)

R = (2.7)

(2.7) – Ридберг турактуулугу деп аталат. (2.7) жана (2.6) дан

(2.8) келип чыгат.

(2.7) – Ридберг турактуулугунун эсептелип алынган формуласы эксперементте алынган мааниси менен дал келет. Разряддалган газдарга же металдын буусундагы ар башка атомдордун ѳз ара аракеттенишүүсү мааниге ээ эмес. Ошондуктан мындай газдардын спектрлери ар түрдүү жана (2.8) формуласына баш ийет. Эгер болсо (2.8) формуласын тѳмѳндѳгүдѳй түрдѳ жазып алсак болот.

RZ² (2.9)

Бул (2,9) формуласы физиканын эн так формуласы болуп эсептелет. Мындан спектрдин баардык линиялары серияда биригиши мүмкүн экендиги келип чыгат.

Серия деген линялардын жыйындысы болуп эсептелет жана тѳмѳндѳгүдѳй формула менен жазылат. Эгер n_i =const болсо б.а. электрондун орбитадан ѳзүнѳн жогору орбитасына ѳтүүсү берилген кванттык сан менен келип чыгат:

n_i. n_j=n_i. n_i+2……….

Z=1 сутек үчүн негизги сериялары болуп тѳмѳндѳгүлѳр эсептелет.

n_i= 1- Лаймандын сериясы

n_i=2- Бальмердин сериясы

n_i=3- Пашендин сериясы

n_i=4- Брекеттин сериясы

n_i=5- ифунданын сериясы

суутектин кээ бир сериялары Бальмердин сериясы. Бордун теориясын тузүүдѳ экспериментте алынат. Суутектин спектринин кѳрүнүп турган сызыктуу бѳлүгү Бальмердин сериясы) тѳмѳндѳгүдѳй ѳтѳ жарык катарынан турат.( 1-сүрѳт)

Кызыл Н_а (n_j=3)

Кѳгүш H_β (n_j=4)

Фиолетовый H_j (n_j=5)

Фиолетовый H_δ (n_v=6)

Суутек сыяктуулардын атомунун спектринин закон ченемдүүлүктѳрүн мына ушундай так түшүндүргѳндүгүнѳ карабастан Бордун теориясы бир катар кемчиликтерге ээ болот. Мындайча айтканда түзүлүшү татаал болгон атомдордун спектринин нурдануусун түшүндүрѳ албайт.

Бул классикалык теория микрообъектилерди түшүндүрѳ албагандыктан кванттык теория жактан түшүндүрүлѳт.

Иштин максаты суутектин спектринин кѳрүнгѳн областарындагы Бальмердин серияларын изилдѳѳ менен бүтѳт.

R (2.10)

Экисперименталдык бѳлүгү

1) Спетроскоптогу ак жарыктын спектри боюнча градуировкалайбыз.

2) Жогорку жыштыктагы генератордун жардамы менен сутек түтүгүнүн кирүү жылчыгынын тушуна жайланыштырабыз жана андагы газ разряддарын алабыз.

3) Бальмердин серияларындагы Н_α, Н_β, Н_j линяларга туура келген барабандын кѳрсѳткүчтѳрүн аныктайбыз.

4) Градуировкалоо графиги боюнча табылган Н_α, Н_β, Н_j дын ар биринин маанилери үчүн (2.10) формуласы боюнча Ридберг турактуулугу аныкталат жана анын орточо маанисин справочниктеги мааниси менен салыштыргыла.

5) Алынган жыйынтыкты таблицага толтургула.

Суроолор

1. Эмне үчүн үзгүлтүксүз нурданган атом элекродинамика боюнча ядрого кулап түшүшү керек? Бул кыйынчылыкты Бордун теориясы андайча түшүндүрөт?

2. Атомдун жашап турушунун негизге тажрыйбаларын санап өткүлө?

3. Бордун постулаттарын айтып бергиле?

4. Электрондун энергиясы терс белгисинин мааниси түшүргүлө.