- •1)Свет. Интерференция света.
- •2)Расчет интерференционной картины от двух источников
- •3)Полосы равного наклона
- •4)Кольца Ньютона
- •5) Принцип гюйгенса - френеля
- •6) Дифракция френеля на круглом отверстии и диске
- •8) Дифракционная решетка
- •9)Поляризация света. Закон Малюса. Вращение плоскости поляризации.
- •10)Способы получения поляризованного света. Закон Брюстера. Двойно́е лучепреломле́ние
- •12) Рассеяние света. Зако́н Ламберта.
- •13) Теплово́е излуче́ние и его характеристики. Закон Больцмана.
- •Закон Стефана—Больцмана
- •14) Закон излучения Кирхгофа. Вина закон смещения
- •16) Рентге́новское излуче́ние. Рентгеновская трубка
- •17) Законы фотоэффекта.
- •18) Эффект Комптона. Давление света
- •19) Гипотеза де Бройля
- •20) Соотношение неопределенности Гейзенберга
- •22) Квантование энергии электрона в атоме
- •23) Модель строения атома по Резерфорду.
- •24) Опыт Франка — Герца
- •26) Квантовая механическая задача об атоме водорода Решение уравнения Шрёдингера. Краткий обзор результатов
- •27) Квантовые числа и их физический смысл
- •28) Строение ядра. Характеристики атомного ядра. Размеры ядер
- •30) Ядерные взаимодействия
- •Взаимодействие нуклонов в атомном ядре
- •32) Альфа-распад, бета-минус-распад, бета-плюс-распад, к-захват Альфа-распад
- •Бета-распад
- •Гамма-распад (изомерный переход)
24) Опыт Франка — Герца
Опыт Франка — Герца — опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома. Поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем.
На рисунке приведена схема опыта. К катоду К и сетке C1 электровакуумной трубки, наполненной парами Hg (ртути), прикладывается разность потенциалов V, ускоряющая электроны, и снимается зависимость силы тока I от V. К сетке C2 и аноду А прикладывается замедляющая разность потенциалов. Ускоренные в области I электроны испытывают соударения с атомами Hg в области II. Если энергия электронов после соударения достаточна для преодоления замедляющего потенциала в области III, то они попадут на анод. Следовательно, показания гальванометра Г зависят от потери электронами энергии при ударе.
В опыте наблюдался монотонный рост I при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 В, то есть электроны с энергией Е < 4,9 эВ испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась. При значении V = 4,9 В (и кратных ему значениях 9,8 В, 14,7 В) появлялись резкие спады тока. Это определённым образом указывало на то, что при этих значениях V соударения электронов с атомами носят неупругий характер, то есть энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg. При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.
Таким образом, опыт Франка — Герца показал, что спектр поглощаемой атомом энергии не непрерывен, а дискретен, минимальная порция (квант электро-магнитного поля), которую может поглотить атом Hg, равна 4,9 эВ. Значение длины волны λ = 253,7 нм свечения паров Hg, возникавшее при V > 4,9 В, оказалось в соответствии со вторым постулатом Бора
,
где E0 и E1 — энергии основного и возбужденного уровней энергии. В опыте Франка — Герца, E0 — E1 = 4,9 эв.
Артур Комптон, повторив (1922—1923) опыт Франка — Герца, обнаружил, что при V > 4,9 В пары Hg начинают испускать свет с частотой ν = ΔE/h, где ΔE = 4,9 эВ (h — постоянная Планка). Таким образом, возбуждённые электронным ударом атомы Hg испускают фотон с энергией 4,9 эВ и возвращаются в основное состояние.
В 1925 г. Густав Герц и Джеймс Франк были награждены Нобелевской премией за открытие законов соударения электрона с атомом.
25) атомы водорода. Обобщенная формула Бальмера
Изучение линейчатых спектров показывает, что в расположении линий, образующих спектр, наблюдаются определённые закономерности: линии располагаются не беспорядочно, а группируются сериями. Впервые это было обнаружено Бальмером (1885 г.) для атома водорода. Сериальные закономерности в атомных спектрах присущи не только атому водорода, но и другим атомам и свидетельствуют о проявлении квантовых свойств излучающих атомных систем. Для атома водорода эти закономерности могут быть выражены с помощью соотношения (обобщенная формула Бальмера) где λ - длина волны; R - постоянная Ридберга, значение которой, найденное из эксперимента, равно м-1, n и i - целые числа, причем i > n . Формула (1) является обобщением зависимостей, полученных на опыте для отдельных серий спектральных линий. В обобщенной формуле Бальмера целое число n дает номер серии, а целое число i - номер линии в серии (см. рис. 1).
Рис. 1. Схема образования спектральных серий атомарного водорода.