Опыт Юнга.
На экране кончиком булавки прокалывались два близко расположенных отверстия, которые освещались солнечным светом из небольшого просвета в зашторенном окне. За экраном вместо ожидаемых двух ярких точек появлялась серия чередующихся темных и светлых колец. Юнг назвал это явление общим законом интерференции.
Принцип Гюйгенса- Френеля.
Вторичные волны, исходящие из любой точки фронта волны, обязательно интерферируют (следствие из опыта прохождения света в маленькую щель).
Дифракционная решетка.
Дифракционная решетка- совокупность большого числа узких параллельных щелей, расположенных на малых равных расстояниях друг от друга.
Корпускулярные свойства света.
Возникновение тени, излучение и поглощение света различными веществами, фотоэффект.
Постоянная Планка.
Правило Планка установило зависимость между порцией энергии, которую называют квантом, и частотой излучения. Опытным путем было установлено, что h=6,63 10-34 Дж с.
Фотоэффект.
Фотоэффект- явление вырывания электронов из вещества под действием света. Фототок- ток, возникший под действием света. В отсутствии напряжения (U=0) IФ¹0. Фототок возрастает только до определенного значения (его мах.)- фототока насыщения. IФ=0 при задерживающем напряжении UЗ=mu2/2.
Законы фотоэффекта.
1)При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырывающихся из катода за единицу времени, пропорционально интенсивности падающего света. Iнас.=¦(I), где I- интенсивность.
2)Максимальное значение скорости фотоэлектронов не зависит от интенсивности света, а определяется только его частотой. Чем больше частота, тем больше скорость.
3)Для каждого вещества существует «красная» граница фотоэффекта, то есть наименьшей частотой света (или наибольшей длиной волны), при которой еще возможен внешний фотоэффект.
Фотон.
Фотон- порция энергии света. Он движется со скоростью света в вакууме и имеет нулевую массу покоя. Энергия фотона Е=hn, где h- постоянная Планка, h=6,63 10-34 Дж с, а его импульс p=hn/c. Свет имеет прерывистую структуру и может поглощаться любым веществом строго определенными порциями- фотонами. Один фотон выбивает только один электрон.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
hn=Aвыхода+mu2/2. А=hnМИН (еще есть фотоэффект).Þ hn=hnМИН+mu2/2=hnМИН+eUЗАДЕРЖ.Þ eUЗАДЕРЖ=h(n-nМИН).
Давление света.
Максвелл: P=E/c; Лебедев: P=mc Þ E=mc2.
Опыты Лебедева по измерению давления света.
1.Световой пучок света производит давление как на поглощающие, так и на отражающие поверхности. 2.Давление света прямо пропорционально энергии падающего света на единицу площади в единицу времени. Из этих опытов следует, что свет обладает массой. P=E/c; P=mc Þ E=mc2. Лебедев доказал, что свет- особая форма материи.
Постулаты Эйнштейна.
1) Скорость света не зависит от системы отсчета.
2) E=mc2.
Связь между массой и энергией.
Энергия тела покоя равна произведению массы на квадрат скорости.
5.Атом и атомное ядро.
Опыты Резерфорда по рассеянию a-частиц.
В камере находился радиоактивный элемент, выдающий альфа частицы. На их пути была диафрагма с очень узким отверстием, за которой находился экран, покрытый сернистым цинком. За экраном находился микроскоп. После рассеивания альфа частицы попадали на экран, причем на почти всю его поверхность. Альфа частица обладает массой и зарядом. mua2/2=qaqАТОМА/r. Þ Размер ядра r=10-13 см.
Планетарная модель атома.
Планетарная модель атома (это следует из опытов Резерфорда). В ядре сосредоточена почти вся масса атома, а остальное пространство занято пустотой, в которой находится соответствующее число электронов, достаточное для нейтрализации атома. Заряд ядра равен количеству электронов в атоме, а оно в свою очередь равно порядковому номеру элемента по периодической системе. Электроны в атоме находятся в постоянном движении (иначе они бы просто упали), вызванном кулоновскими силами. Масса ядра водорода равна 1840 масс электрона. Ядро атома водорода называется протоном. Устойчивость ядра атома доказал своими опытами Резерфорд.
Квантовые постулаты Бора.
1)«постулат о стационарных состояниях»:
Атомы могут существовать длительное время только в определенных состояниях; в этих состояниях, несмотря на движение электронов в атоме, атомы не излучают и не поглощают энергию. В этих состояниях атомы обладают энергиями, образующими дискретный (прерывистый) ряд. Эти состояния получили название стационарные. meur=nh/2p.
2)«постулат условия частот»:
При переходе из одного стационарного состояния в другое атомы поглощают или испускают строго определенное количество энергии. hn=En-Em, где n- исходный уровень, m- уровень, на который перешел электрон; когда n>m, то энергия излучается, когда n<m, то энергия поглощается.
Испускание и поглощение энергии атомом.
При переходе электрона с орбиты на орбиту выделяется или поглощается энергия. На большей орбите электрон должен обладать большей энергией, поэтому он не может самопроизвольно перейти на большую орбиту. При переходе на большую орбиту электрон может поглотить только определенное количество энергии, Þ он поглощает свет только определенной частоты. На более низкую орбиту электрон может перейти сам, при этом выделив строго определенную порцию энергии, Þ он испустит свет только определенной частоты. n=1- серия Лаймана (переход с первой орбиты на m-ную), n=2- серия Бальмера, n=3- серия Пашена, n=4- серия Брекера.
Непрерывный и линейчатый спектры.
Непрерывный спектр- спектр, в котором представлены все длины волн, идущие непрерывной чередой. Этот спектр дает солнце, лампа накаливания и печь. Линейчатый спектр- спектр, который состоит из отдельных цветных линий на сплошном темном фоне. Каждой линии соответствует определенная длина волны. Такой спектр дают газы или пары.
Спектральный анализ.
Спектральный анализ- способ определения химического состава вещества по его спектру. Длины волн линейчатого спектра зависят только от свойств атомов этого вещества и совершенно не зависит от способов возбуждения атомов. Спектры данного химического элемента всегда одинаковы, что свидетельствует об устойчивости атомов.
Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц: камера Вильсона, счетчик Гейгера, пузырьковая камера, фото эмульсионный метод.
Камера Вильсона- прибор для наблюдения путей быстрых заряженных частиц. Она состоит из стеклянного цилиндра с крышкой, в котором может перемещаться поршень. Цилиндр заполнен пересыщенными парами. Заряженные частицы оставляют цепочку ионов, на которые оседают капельки, и траектории частиц становятся видны в виде туманного следа.
Счетчик Гейгера- газоразрядный счетчик, состоящий из металлического цилиндра, по оси которого натянута тонкая проволока, изолированная от цилиндра. Цилиндр заполняется смесью газов до низкого давления, на нить подается положительный потенциал относительно цилиндра. Прохождение каждой ионизирующей частицы через счетчик вызывает в нем кратковременную вспышку газового разряда. При этом по цепи счетчика проходит кратковременный импульс тока.
Пузырьковая камера- камера, заполненная перегретой жидкостью, для наблюдений за элементарными частицами. Жидкость доводят при повышенном давлении до температуры, превышающей температуру кипения, а затем резко понижают давление и получают перегретую жидкость. Такое состояние очень неустойчиво. Если через нее пролетает заряженная частица, то за ней остается след, в котором жидкость кипит. Этот след можно зафиксировать.
Фото эмульсионный метод.
Состав ядра атома.
Атом образован из нуклонов, которые в свою очередь состоят из двух видов микрочастиц - протонов и нейтронов. Z- число протонов, N- число нейтронов, A=Z+N- массовое число. По составу атомного ядра элементы делятся на:
1)изотопы- химические элементы, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов;
2)изобары- атомы с различным составом ядра, но с одинаковым числом нуклонов;
3)изотоны- атомы, имеющие ядра с одинаковым числом нейтронов.
Изотопы.
Изотопы- химические элементы, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Их химические свойства очень похожи, что объясняется числом электронов на внешней оболочке. Изотопы водорода:
11H- водород (протон);
12H- дейтерий (дейтрон);
13H- тритий (тритон).
Энергия связи атомных ядер.
Атомное ядро- очень прочная система. Это обусловлено большими ядерными силами, которые обладают следующими свойствами:
1)их природа не электрическая, они обладают зарядовой независимостью;
2)каждый нуклон может взаимодействовать только с определенным числом нуклонов. Для каждого элемента это свое число;
3)ядерные силы- силы притяжения;
4)эти силы коротко действующие.
Энергия связи ядра- энергия, которую необходимо затратить на разрушение ядра и его разделение на свободные нуклоны. При обратном процессе ядерные силы совершают работу, это сопровождается выделением энергии. E=mc2 Þ ECB=Dmc2. Dm- дефект массы- разность между суммой масс свободных нуклонов и массой образованного из них ядра. Энергия измеряется в МЭВах ECB(МЭВ) = 931Dm, а масса- в атомных единицах массы (АЕМ).