света, а зависит только от его частоты;

• фототок выходит на насыщение.
Вольтамперная характеристика.
U0 - потенциал задержки (ток прекращается). eU 0=	mV max2	, V max2	- max скорость
2
выбитых электронов.

Уравнение Эйнштейна.

По Эйнштейну энергия не только излучается дискретно, но и распространяется и взаимодействует тоже дискретно. При фотоэффекте электрон проводимости металла, поглощая фотон, получает его энергию hν . Для высвобождения из металла электрон должен совершить работу выхода A . Поэтому уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, выражающее закон сохранения энергии, имеет вид:

hv= A+	mV max2		,		m	— масса электрона, υmax – максимальная начальная скорость
		2
фотоэлектронов, связанная с так называемым задерживающим потенциалом U0
соотношением		mV max2		=eU 0			; e — абсолютная величина заряда электрона. hν 0 = A , v0
		2
— min частота,		hc = A			,	λ0	— max длина волны.
		λ0

7. Основные положения атомной физики. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца. Недостатки теории Бора.

Основные положения атомной физики.

Ядро атома состоит из:

•нуклонов

• протонов ( p или 11 H )

•нейтронов ( 10 p )

Любой элемент таблицы Менделеева можно представить: AZ X

Z — это

•порядковый номер элемента в таблице Менделеева;

•число протонов в ядре (заряд ядра атома равен произведению элементарного

электрического заряда е на его порядковый номер Z: q=eZ ;

•число электронов в атоме (атом в целом электрически нейтрален)

A — это

•массовое число (в таблице Менделеева);

• общее число нуклонов в ядре: A=Z +N , где N — число нейтронов в ядре

Ядерные реакции — превращения одних атомных ядер в другие при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.

Радиоактивность — способность атомных ядер некоторых элементов спонтанно распадаться, превращаясь в ядра другого элемента.

Закон сохранения зарядового числа (закон сохранения заряда): сумма нижних индексов частиц, вступивших в ядерную реакцию, равна сумме нижних индексов частиц, полученных в результате реакции.

Закон сохранения массового числа (закон сохранения массы): сумма верхних индексов частиц, вступивших в реакцию, равна сумме верхних индексов частиц, полученных в результате реакции.

Дефект массы ядра

m=Zmp+( A−Z )mn −mя

Энергия связи атомного ядра

ECB=Δ mc2

Энергия ядерной реакции

E=Δ m=931,5 МэВ

Альфа-частицы ( α ) — это ядра атома гелия: 42 He .

Бета-частицы ( β ) — это электроны, летящие со скоростью, близкой к скорости света.

Гамма-кванты ( γ ) - жесткое электромагнитное излучение мяпой длины волны ( 10−11 :10−12 м )

Правило смещения при α -распаде

AZ X →42 He+AZ−−42Y

Правило смещения при β -распаде

AZ X →−01e +Z +A1Y

Закон радиоактивного распада

−1

N=N 0 2 T или N=N 0 e−λ t

λ=2,71828

Период полураспада Т- время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов.

Постулаты Бора.

Первый постулат Бора – постоянство орбит — электроны в атоме движутся по стационарным орбитам не излучая при этом энергию. Орбиты должны удовлетворять двум критериям:

•	Классический: F =ma	n	— нормальное ускорение,	1		ze2	=mV 2	— закон
	Кулона.			4 π E0 rn2			rn
•	Квантовый: mVrn =n η		mVrn — момент импульса, может принимать					pr n
	устойчивых значений (квантуется), n — главное квантовое число.

rn= 4 π E0 η2 n2 — радиусы электронных орбит. mze2

	Wпот=	−mz2 e4	Wкин=	mz2 e4
		16 π2 E02 η2 n2		32 π2 E02 η2 n2

Энергия электрона может принимать только определенные дискретные значения (квантуется). Электрон находится в определенном энергетическом состоянии или на определенном энергетическом уровне.

Второй постулат — постулат частот — электрон излучает энергию в виде кванта при переходе с более высокого уровня на более низкий, причем hv=En−Em , где En и Em

— соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения (поглощения).

Опыт Франка и 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 вольт-амперная характеристика. 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 тока				I	при увеличении ускоряющего
напряжения 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 электромагнитного 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
E	−E	= hc	, где	E	0	и	E	1	— энергии основного и возбужденного уровней
1	0	λ
энергии. В опыте Франка — Герца							E0−E1=4,9 эВ .

Недостатки теории Бора.

•Не смогла объяснить интенсивность спектральных линий.

•Справедлива только для водородоподобных атомов и не работает для атомов, следующих за ним в таблице Менделеева.

•Теория Бора логически противоречива: не является ни классической, ни квантовой. В

системе двух уравнений, лежащих в её основе, одно — уравнение движения электрона

— классическое, другое — уравнение квантования орбит — квантовое.

8.Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции электронов (Дэвиссона и Джермера, Тартаковского). Соотношения неопределённости Гейзенберга.

Гипотеза де Бройля.

Бройль предположил, что движение частиц можно связать с распространением волн, описать движение частиц на волновом языке. Движущейся со скоростью v частице

соответствует так называемая волна де Бройля длиной

λ=

h

– формула де Бройля , где

p

12.65

̊

p – импульс частицы p=√2 me Δϕ ,

λ=

A

√Δϕ

B

Опыты по дифракции электронов

Опыты Дэвиссона и Джермера - исследование отражения электронов от монокристалла никеля. Установка включала в себя монокристалл никеля, сошлифованный под углом и установленный на держателе. На плоскость шлифа направлялся перпендикулярно пучок монохроматических электронов.

Под углом ψ к падающему пучку электронов устанавливался цилиндр Фарадея, соединённый с чувствительным гальванометром. По показаниям гальванометра определялась интенсивность отражённого от кристалла электронного пучка.

При различных значениях углов и скоростей, в отражённых лучах наблюдаются максимумы и минимумы интенсивности. Условие максимума:

Δ=2dsin θ=λ n , n=1,2, ...

Здесь d — межплоскостное расстояние.

Опыт Тартаковского - получение дифракционной картины при прохождении электронного пучка через металлическую фольгу. Пучок электронов, ускоренных разностью потенциалов порядка нескольких десятков киловольт, проходил через тонкую металлическую фольгу и попадал на фотопластинку. Электрон при ударе о фотопластинку оказывает на нее такое же действие, как и фотон.