в). Укажите различия между моделью атома Резерфорда и теорией Бора.

Бор сделал попытку сформулировать законы движения электронов в атоме на основе представлений о том, что атом является устойчивой системой и что энергия, которую может излучать или поглощать атом, квантуется. Также он предположил, что из всего многообразия возможных орбит, которые вытекают из реализуются только удовл. условию квантования: Т.е. при переходе с орбиты на орбиту энергия меняется порциями, кратными Это Боровское правило квантования или правило отбора. Для устранения противоречия модели Резерфорда, Бор предположил, что излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе атома из одного стационарного состояния в другое. При каждом таком переходе излучается квант энергии, равный разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит переход:

г). Каков физический смысл коэффициентов Эйнштейна для спон­танного излучения, резонансного поглощения, вынужденного излу­чения?

Коэффициенты Эйнштейна определяют вероятности переходов атомов с уровня на уровень при спонтанном излучении . Вероятность вынужденного перехода пропорциональна спектральной объемной плотности энергии вынужденного излучения с частотой . Коэффициенты - называются коэффициентами Эйнштейна. Они зависят от направления процесса, и определяются только начальным и конечным состояниями атома: .

2. В кровь человека ввели небольшое кол-во раствора, содержащего ²⁴Na с активностью А=2000 Бк. Активность 1 см³ крови через t=5,0 ч оказалась А'=0,267 Бк/см³. Период полураспада данного радиоизо­топа Т=15 ч. Найти объем крови человека.

3.Исходя из того, что энергия ионизации атома водорода Е_i=13.6эВ, определить первый потенциал возбуждения этого атома.

 

Билет 27

а). Каков физический смысл спектральной поглощательной способ­ности тела? В каких единицах она измеряется?

Поглощающая способность тела есть функция частоты и температуры. По определению не может быть больше единицы. Для тела, полностью поглощающего упавшее на него излучение всех частот, Такое

тело называется абсолютно черным. Тело, для которого

называют серым.

 

б). Исходя из корпускулярных представлений о свете, определите давление светового пучка интенсивности I, падающего на идеальное зеркало под углом .

в). В чем состоит суть ядерной модели атома, предложенной Резерфордом? На основании результатов каких экспериментов Резерфорд ее предложил? Почему ядерная модель атома оказалась несостоя­тельной?

Существенную роль в создании классической модели атома сыграли опыты Резерфорда по рассеянию частиц. Он исследовал рассеяние -частиц на Ме фольгах.

Ядерная модель атома Резерфорда. Согласно этой модели атом состоит из положительного ядра, имеющего заряд Zе (Z - порядковый номер элемента в таблице Менделеева, е - элементарный заряд), размер 10^-5 -10^-4 А (1А= 10^-10 м) и массу практически равную массе атома. Вокруг ядра по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Так как атомы нейтральны, то вокруг ядра должно вращаться Z электронов, суммарный заряд которых - Zе. Размеры атома определяются размерами внешних орбит электронов. Масса электронов составляет очень малую долю массы ядра. Итак, ядро атома занимает ничтожную часть объема атома и в нем сосредоточена практически вся (» 99,95%) масса атома. Резерфорд предположил, что атом устроен подобно планетарной системе. Как вокруг Солнца на больших расстояниях от него обращаются планеты, так электроны в атоме обращаются вокруг атомного ядра. Радиус круговой орбиты самого далекого от ядра электрона и есть радиус атома. Такая модель атома была названа планетарной моделью. Планетарная модель атома объясняет основные закономерности рассеяния заряженных частиц. Так как большая часть пространства в атоме между атомным ядром и обращающимися вокруг него электронами пуста, быстро заряженные частицы могут почти свободно проникать через довольно значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов. При столкновениях с отдельными электронами быстрые заряженные частицы испытывают рассеяние на очень большие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда быстрая заряженная частица пролетает на очень близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием силы электрического поля атомного ядра может произойти рассеяние заряженной частицы на любой угол до 180°.Результаты опытов по рассеиванию - частиц свидетельствуют в пользу ядерной модели Резерфорда. Однако ядерная модель оказалась в противоречии с законами классической механики и электродинамики. Поскольку система неподвижных зарядов не может находиться в устойчивом состоянии, Резерфорду пришлось отказаться от статической модели атома и предположить, что электроны движутся вокруг ядра, описывая замкнутые траектории. Но тогда электрон будет двигаться с ускорением, т.к. согласно классической электродинамике, он должен непрерывно излучать электромагнитные (световые) волны. Этот процесс должен сопровождаться потерей энергии и электрон в конечном итоге должен упасть на ядро.

г). Почему теннисный мяч имеет точно определенные координаты и скорость, а положение и скорость электрона в атоме невозможно од­новременно точно измерить?

Принцип неопределённости Гейзенберга:

. Оно отражает тот факт, что в природе в принципе не существует состояний частиц с точно определенными значениями обеих переменных (координата и импульс). Согласно принципа неопределённости Гейзенберга, нельзя вводить понятие траектории электрона в атоме, так как невозможно одновременно точно определить координаты и скорость электрона в атоме. Если мы устанавливаем точное положение электрона, то лишаем себя возможности определить скорость, и наоборот. За неопределенностью координаты частицы скрывается не то, что мы не знаем ее точного значения, а то, что само понятие «координаты» при столь малых значениях начинает терять свой физический смысл, становится бессмысленным.

2. Сколько тепла выделяется при образовании одного грамма ⁴Не из, дейтерия -Н? Какая масса каменного угля с теплотворной способно­стью 30кДж/г эквивалентна этому теплу?

3. Фотон с энергией 0.46 МэВ рассеялся под углом 120 градусов на покоившемся свободном электроне. Найдите: а) энергию рассеянно­го кванта; б) относительное изменение частоты фотона; в) энергию, переданную электрону отдачи (поглощенную покоившимся электро­ном).

 

 

Билет 28-9?????

а). Каков физический смысл спектральной плотности энергетической светимости (излучательности) тела? В каких единицах она измеряет­ся?

Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность энергетической светимости (излучательности) тела - мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины: , где - энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени (мощность излучения) с единицы площади поверхности тела в интервале частот от . Единица спектральной плотности энергетической светимости Джоуль на метр в квадрате в секунду (Дж/м ×с).

б). В чем состоит суть явления фотоэффекта? Какие виды фотоэф­фекта вы знаете'?

Суть фотоэффекта состоит в способности атомов к ионизации под действием света. Если атомы (напpимеp, газа) подвергнуть облучению светом, то свет будет поглощаться атомами. Естественно допустить, что при определенных условиях поглощение будет столь велико, что внешние (валентные) электроны будут отрываться от атомов. Фотоэффект – это испускание электронов под действием света.

Внешний фотоэффект - это выбивание электронов из металла падающим светом или другим электромагнитным излучением. Это явление обладает рядом свойств:

1.Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света.

2. Максимальная кинетическая энергия электронов, покинувших металл в результате фотоэффекта, определяется частотой света и не зависит от его интенсивности.

3.Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта – наименьшая частота падающего света, при которой возможен фотоэффект.

4.Фототок устанавливается очень быстро за время .

Внутренний фотоэффект - вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу.Внутренний фотоэффект может происходить в полупроводниках и в диэлектриках. Под действием света часть электронов из валентной энергетической зоны переходит в область проводимости. Концентрация носителей тока внутри вещества увеличивается, - возникает фотопроводимость, т.е. повышение электропроводности тела под действием света.

Вентильный: возникновение ЭДС при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего эл-го поля).

При освещении границы двух полупроводников с разным типом проводимости (р-п перехода) в области р-п перехода возможно возникновение фото-эдс.

в). Объясните, почему Нильсу Бору для создания теории атома водо­рода понадобилось выдвигать два постулата. В чем состоит смысл постулатов Бора?

Резерфорд создал планетарную модель атома, в которой он объяснял основные закономерности рассеяния заряженных частиц Результаты опытов по рассеиванию - частиц свидетельствуют в пользу ядерной модели Резерфорда. Однако ядерная модель оказалась в противоречии с законами классической механики и электродинамики. Поскольку система неподвижных зарядов не могла находиться в устойчивом состоянии, Резерфорду пришлось отказаться от статической модели атома и предположить, что электроны движутся вокруг ядра, описывая замкнутые траектории. Но тогда электрон будет двигаться с ускорением, т.к. согласно классической электродинамике, он должен непрерывно излучать электромагнитные (световые) волны. Этот процесс должен сопровождаться потерей энергии и электрон в конечном итоге должен упасть на ядро. Именно эти противоречия привели Нильса Бора к тому, чтобы создать два постулата: Первый постулат Бора ( постулат стационарных состояний) гласит: атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия E_n. В стационарных состояниях атом не излучает.

= nh/2 π, (n = 1,2,3,...),

где - масса электрона, - cкорость электрона на n-ой орбите, - радиус n-ой стационарной орбиты, n - главное квантовое число.

Второй постулат Бора ( правило частот) формулируется следующим образом: при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией E_n в другое стационарное состояние с энергией E_m излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний: hν_nm = E_n – E_m, где h – постоянная Планка.Отсюда можно выразить частоту излучения: v = (E_n - E_m)/ h

г). Как, исходя из соотношения неопределенностей, объяснить нали­чие естественной ширины спектральных линий?

Среднее время жизни электрона в возбужденном нестабильном состоянии атома . Это – неопределенность времени, так как невозможно указать точный момент времени, когда электрон переходит в основное состояние. Соотношение неопределенностей можно записать для энергии и времени: . Отсюда: все уровни энергии возбужденных состояний «размыты» в полоски ширины . Фотоны, излучаемые при идентичных переходах в основное состояние,

могут иметь разную частоту. Неопределенность частоты: . Все спектральные линии будут размыты в полоски ширины: . Эта ширина называется естественной шириной спектральной линии и не может быть уменьшена ни одним спектрографом, даже если его разрешающая способность идеальна.

Ширина основного уровня энергии , так как время нахождения на нем электрона

2. Вычислить с помощью табличных значений масс нуклидов энер­гию на один нуклон, которая выделяется при протекании реакции . Сравнить полученную величину с энергией на один нуклон, освобождающейся при делении ядра ²³⁵U.

3. Используя теорию Бора, определить изменение орбитального ме­ханического момента электрона при переходе его из возбужденного состояния (п=2) в основное с испусканием фотона с длиной волны 0.121мкм.

 

 

⇐ Предыдущая123456789

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: