Атомная (прикладная) физика
.pdfvk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Курс: Атомная (прикладная) физика
Лектор: Архипов Александр Викторович Форма отчетности: экзамен
Учебные пособия
•Матышев А.А. Атомная физика. -- СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012.
•Добрецов Л.Н. Атомная физика -- М.: Физматгиз, 1960.
•Шпольский Э.В. Атомная физика. Т.1. Введение в атомную физику - - М.: Наука, 1974.
•Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3. Оптика, атомная физика, физика атомного
ядра и элементарных частиц -- СПб.: Лань, 2006.
•Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.5. Атомная и ядерная физика -- М.: Наука, 1986.
• Слайды лекций (будут появляться на сайте https://phys-el.ru)
1
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
2
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Раздел 0. Введение
•Временные рамки: конец XIX - начало XX века
•Наука становится производительной силой; признается государством
•Кризис классической физики, революция в физике
•Изменение ее метода и философии
3
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
•Наука (философия) древности
Здравый смысл и авторитет классиков
•Классическая физика
Теория, проверяемая экспериментом. И здравый смысл. Открытие законов природы, управляющих миром.
<<Атомная физика>>
•Современная физика
Эксперимент и наблюдение. Отказ от представления о существовании объективных законов (в некотором смысле). Установление областей применимости классической физики и здравого смысла. Создание теоретических моделей.
Хорошая модель – успешная модель.
Иное построение теорий (моделей) – «догмы» вместо аксиом. Некорректность вопроса «почему?».
«Мне больше нравится классическая физика…» -- но она неверна за границами своей применимости.
4
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Ранняя атомистика
•В античности – философ Демокрит
•Экспериментальное подтверждение атомной структуры вещества -- из химии.
•Закон Дальтона (закон кратных отношений) (1804)
Для окислов азота и соединений углерода (метан CH4,
этилен C2H4, CO, CO2).
Объяснил обнаруженную закономерность с помощью понятия «простых элементарных частиц» (атомов) и «составных частиц» (молекул) -- как следствие дискретности вещества. Ввел понятие (относительной) атомной массы.
John Dalton (1766-1844)
5
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
•Закон объемных отношений Гей-Люссака (1808)
(это помимо его же газового закона V~T)
Joseph Louis Gay-Lussac
(1778-1850)
•Независимо от Дальтона.
•Не для масс, а для объемов газов.
•Относится и к реагентам, а не только к
продуктам реакции. |
6 |
|
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
•В 1811 г. Авогадро, согласуя законы Дальтона и ГейЛюссака, предложил атомно-молекулярную концепцию в почти современном виде:
наименьшими частями вещества являются молекулы, состоящие из одного или нескольких атомов.
•Тогда же он предложил и «закон Авогадро»:
•Концепция была принята не сразу.
•Однако постепенно химики начали оперировать понятиями (относительной) молекулярной массы для веществ и элементов. Абсолютная масса молекул оставалась неизвестной.
Lorenzo Romano
Amedeo Carlo Avogadro
di Quaregna e Cerreto
(1776-1856)
•По предложению Дальтона, атомной (молекулярной) массой стали называть отношение массы (атома) молекулы к массе атома водорода.
•Сейчас используется углеродная шкала (единица – 1/12 массы атома 12C).
7
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
•Полное признание концепция атомизма (дискретности вещества) получила лишь в начале XX века.
•Однако уже к середине XIX она была уже достаточно широко известна и многими поддерживалась.
•Но для начала прояснения вопроса о параметрах и структуре атома – то есть, для начала развития атомной физики – потребовалось еще и появление концепции о дискретности электрического заряда.
•Это связано с тем, что (как мы знаем теперь) атомы состоят из электрически заряженных частей.
8
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Раздел 1 Дискретность электрического заряда. Ионы и электроны. Строение атома
1.1.Законы электролиза. Постоянная Фарадея.
•Основания для гипотезы о существовании «атомов электричества», дискретности электрического заряда
•Первые указания на то, что в состав атомов входят заряженные частицы
Электролиты – проводники «второго класса», в которых прохождение электрического тока сопровождается химическими изменениями и переносом массы.
Совр.:
Электролитами называются вещества, которые в водном растворе или расплаве диссоциируют на ионы.
1
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ (или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах), который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.
Катод -- отрицательный электрод, анод -- положительный.
Положительные ионы — катионы (ионы металлов, водорода, аммония).
Отрицательные ионы -- анионы (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы).
На электродах они нейтрализуются,
выделяются продукты электролиза.
2