14. Квантовые постулаты Бора. Излучение и поглощение света атомом.

Ядерная модель атома не смогла объяснить спектральные закономерности (по модели все спектры излучения должны быть сплошными, но в самом деле большинство спектров являются линейчатыми.

По законам классической электродинамики (по ядерной модели) электроны при движении по орбитам должны непрерывно излучать электромагнитные волны, но в самом деле атомы излучают только в возбужденном состоянии.

Если атом по законам классической физики (ядерной модели) излучает, то он должен терять энергию и через 10^-13С электрон должен упасть на ядро, а это гибель атома, но в самом деле атом достаточно устойчивое образование.

Ядерная модель не объясняла этого потому что законы классической физики не действуют в микромире. Для преодоления этих противоречий Бор поставил перед собой задачу связать в единое целое ядерную модель атома, закономерности линейных спектров и квантовых характеристик поглощение и излучения света.

В 1913 он предложил вантовую модель атом, в основу которых положил след.постулаты:

П.1 (постулат стационарных состояний): Атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергияЕп. В стационарном состоянии атом не излучает.

П.2 (правило частот): При переходе атома из одного состояния в другое испускается или поглощается квант электронного излучения. Энергия фотона при этом равна разности энергий атомов в двух стационарных состояниях.

H = E_k- E_n

П.3 (правило квантования орбит): позволяет определить радиусы стационарных орбит.стационарные (разрешенные) электронные орбиты в атоме находятся из условия , где m- масса электрона; - линейная скорость электрона;

r_n- радиус п-ой орбиты; h – 6,63*10^-34Дж*с – постоянная Планка;

п- номер орбиты – главное квантовое число.

Бор усовершенствовал ядерную модель атом, объяснил вид атомных спектров и квантовый характер излучения света. Излучение света происходит при переходе атома с высших энергетических уровней на один из низших (при переходе электрона с внешней орбиты на внутреннюю) в этом случае электрон излучает квант энергий , а частота определяется

Поглощение света – процесс обратный излучению атом поглощая квант э/м энергии переходи из низких состояний в высшие 15. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Плазма.

Разы в нормальном состоянии являются диэлектриками. Проводниками могут быть только ионизированные газы. Ионизация – процесс отделения электронов от атомов и молекул. Ионизация возникает под действием излучений (рентгеновских, космических лучей, радиактиных, ультрафиолетовых), в следствии столновения быстрых частиц или атомов с молекулами и атомами газов.

Протекание тока через газ наз. газовыми разрядами. Электрический ток в газах это упорядоченное направленное движение ионов и электронов.

1. Разряды вызванные действием внешнего ионизатора наз. несамостоятельными разрядами. Он прекращается после прекращения действия ионизатора. Применение: газовые счетчики.

2. Газовый разряд который продолжается после прекращения действия ионизатора наз. самостоятельным разрядом.

Виды сам.разряда.

1. Тлеющий – разряд при низких давлениях в газах. Для разряда характерна большая напряженность электрического поля и падение потенциала в близи катода. Применяется: в электронных трубках рентгеновских излучениях как свет. В газовых лазерах и катодного распыления металлов (металлические зеркала).

2. Искровой разряд возникает при атмосферном давлении, при высоком напряжении. Имеет вид тонкого изогнутого светящегося канала прерывистой формы. Имеет характерный звук и выделяется некоторое кол-во теплоты.

Примеры: молния. Молния — это разряд между двумя заряженными облаками или между облаком и землей. Применение: для воспламенения горючей смеси в ДВС.

3. Коронный – наблюдается при давлении близком атмосферному давлению в сильно неоднородных электрических полях. Наблюдается в естественных условиях на верхушках деревьев, корабельных мачтах.

Применяется: электрофильтры для очистки промышленных газов от примесей. Коронный разряд является помехой для радиосвязи и создает утечку тока около высоковольтных линий.

4. Дуговой разряд – характеризуется большой силой тока и малой напряженностью.

Представляет собой светящуюся дугу, поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии с поверхности катода.

Применение: для плавки металлов, сварка и резка металлов, мощные источники света (прожектора), в медицине ультрафиолетовые лампы.

Плазма – особое агрегатное состояние вещества характеризующееся высокой степенью ионизации его вещества.

Виды плазмы: горячая (солнце, пламя), холодная. 16. Изотермический, изобарный, изохорный процессы и и.г. Идеальный газ.

в идеальном газе силы взаимодействия между частицами (атомами, молекулами) пренебрежимо малы. К идеальному газу близки разреженные реальные газы при температурах, далеких от температуры их конденсации. Зависимость давления идеального газа от его температуры и плотности выражается Клапейрона уравнением.

Уравнение состояния газа связывает между собой макропараметры (P, V, T, m). Если все параметры и.г.изменяются, то состояние газа описывается ур.Менделеева-Клапейрона. Если Р,V,T,m – измен., то РV = ,

Где R - универсальная газовая постоянная = 8,31

Если в и.г.изменяются 3 параметра P, V, T, а m=const, то состояние газа описывается ур.Клапейрона

Произведения давление на объем деленная на абсолютную темп. – величина постоянная для данного газа.

Изопроцессы - это процессы, протекающие при неизменном значении одного из макроскопических параметров (р, V, Т).

Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим.

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называется изобарным.

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называется изохорным. 17. Интерференция света.

Свет имеет двойственную природу электромагнитную и квантовую.

С точки зрения электромагнитной теории свет – электромагнитные волны с длинной волны 4*10^-7 – 8 *10^-7м.

Доказательством волновой природы свет является такие явления как: интерференция, дифракция, дисперсия.

Интерференция свет – явление сложения двух или нескольких когерентных волн в пространстве при котором в разных его точках получается усиление или ослабления амплитуды результирующей волны (света).

Когерентные волны – волны одинаковой частоты распространяющиеся в пространстве с постоянной разностью фаз.

Интерференция была открыта Юнгом. Для наблюдения интерференции используют метод разделения излучаемой волны одним источником на две. Это можно сделать при помощи дифракции, бипризмы Френеля(она состоит из двух стеклянных призм, соединенных боковыми сторонами), зеркалом (явление отражения).

В природе интерференция света наблюдается в тонких пленках (радужная окраска прозрачных крыльев насекомых, цветные масляные разводы на воде, окраска окон)

Применение: проверка качества обработки поверхности, просветление оптики, измерение малых углов, измерение толщины пластинок, определение показателя преломления прозрачности, измерение длины световой волны. 21. Идеальный газ. Основные уравнения МКТ.

Идеальный газ – простейшая физическая модель реального газа. Идеальным газом наз. газ в котором собственным объемом молекул и взаимодействием можно принебречь. Газ считается если он достаточно нагрет и разряжён Н, О, N при н.у. (t=0≈273⁰R, р=10⁵Па) можно рассматривать как идеальные газы.

Давление газа – результат соударений большого числа молекул о стенки сосуда в котором газ находится.

Из основных положений МКТ давление газа зависит от m, , n/

Основное уравнение МКТ: Р= m₀ n< >

n= , т.к. <Е_к>= , то основ.уравнению МКТ: Р = <Е_к>

Давление идеального газа определяется средней кинетической энергией его молекул. Основное урав.МКТ связывает между собой макропараметры (Р) и микропараметры (m₀, ).

Экспериментально было получено основное уравнение МКТ в другом виде: р=КnT,

К – постоянная Больцмана 23 Электрический ток в электролите. Законы электролиза (Фарадея).

Электролиз — это совокупность процессов, происходящих при пропускании электрического тока через электролит — плавленое ионное вещество (например, плавленая соль) или раствор, в котором присутствуют ионы. Электрический ток проходит через электролит от одного электрода к другому. Положительно заряженные ионы при этом движутся к отрицательному электроду, катоду, а отрицательно заряженные — к положительному электроду, аноду. Химические реакции происходят на электродах. Фарадей провел фундаментальные исследования электролитов и создал законы, в которых говорится, что химические превращения связаны с потоком электронов (то есть электрическим током): чем больше электронов, тем больше химических превращений.

Электролиз — это важный промышленный процесс, используемый как при получении определенных металлов, так и при конечной обработке поверхностей методом нанесения гальванического покрытия. Примером электролиза в действии может быть электролитическое рафинирование меди после ее выделения из руды. Выступающие в качестве катода тонкие листы чистой меди опускают в электролит, содержащий раствор сульфата меди и серную кислоту, а слитки неочищенной меди подвешивают в этом же растворе, и они действуют как анод. При пропускании электрического тока анод начинает растворяться, и ионы меди, вместе с некоторым количеством ионов железа и цинка, поступают в электролит. Остальные спутники меди, содержавшиеся в слитках (включая значительное количество серебра, золота и платины), выпадают в осадок и накапливаются на дне электролитической ванны. Ионы меди через электролит направляются к катоду и осаждаются на нем. Цинк и железо остаются в растворе.

В описанном выше процессе рафинирования меди атом меди переходит в электролит в виде иона, теряя два электрона. Следовательно, на аноде он принимает два электрона, и ион снова превращается в нейтральный атом меди (можно представить себе, что эти два электрона бегут по проводу, как электрический ток).

Первый закон Фарадея. Количество вещества, выделившегося на каждом из электродов при электролизе, пропорционально заряду, протекшему через электролит:

m=Kq=Kit, где К- электрохимический эквивалент, зависящий от природы вещества.

Второй закон Фарадея. Электрохимический эквивалент всех веществ пропорционален их химическому эквиваленту: К= , где А –атомный вес, z – валентность химического элемента F= 96.497*10⁶

Электрический ток в любых электролитах создается движением положительных и отрицательных ионов, т.е. заряженных атомов или молекул в-ва.

Явление электролиза лежит в основе принципа действия кислотных и щелочных аккумуляторов, где используется важное свойство процесса электролиза – его обратимость. 24Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесные проводимость в полупроводниках

Собственная проводимость.

Чистые полупроводники (п/п) обладают собственной проводимостью, которая возникает в результате ковалентных связей, под действием внешних связей.

п/п – кристаллическая атомная или молекулярная решётка. Под действием внешних факторов валентные электроны получив некоторую энергию покидают атом и становятся свободными электронами проводимости (п). На их местах в ковалентных связях образуются вакантные мести, с излишком положительного заряда – дырки (Р).

Собственная проводимость обуславливается свободными электронами (п) и дырками (Р) (лектронно-дырочная п/п); и зависит от свойств полупроводника.

Электрический ток в собственных п/п – упорядоченное направленное движение электронов и дырок.

Проводимость в собственных п/п линейно зависит от температуры. R~ ~

Примесные п/п – обладают примесной проводимостью, которая образуется за счет внесения в основной п/п небольшого количества примесей.

Примесная проводимость: электронная и дырочная

Электронная - образуется за счет внесения примесей с большей валентностью. Каждый атом примеси даёт 1 свободный электрон. Такая примесь наз.донорной примесью , а п/п – п-типа.

Основные носители – п, не основные – Р.

Электрический ток в п/п – упорядоченное движение элетронов.

Дырочная проводимость образуется за счет внесения в основной п/п примесей в меньшей валентности. Каждый атом примесей дает свободную дырка. Примесь наз. акцентерной, п/п с дырочной проводимостью – Р-типа. Основные носители – Р не основные – п.

Электрический ток в п/п Р-типа – упорядоченное движение дырок. 27. Строение и свойства жидкостей. Поверхностное натяжение

Все в-ва могут находится в 3 агрегантных состояния. Особенности строения вещества объясняется МКТ.

Жидкости оп своим свойствам занимают промежуточное положение между газами и твёрдыми телами. Т.к. и газы жидкости не сохраняют формы, передают производимое на них давление одинаково. Так же свойства жидкостей не зависит от их направления – изотропия, но жидкости как и твёрдые тела сохраняют объем практически не сжимаются, образуют границы раздела, и в то же время жидкости обладают свойством текучести, которым не обладают не тв. не газы и так же при сохранении объема принимают форму сосуда. Поверхностный слой жидкости представляет собой эластичную растянутую плёнку, охватывающую всю жидкость и стремящуюся собрать её в одну большую каплю. Это явление характерно только для жидкостей и наз. поверхностными натяжением. .

Поверхностное натяжение ( ) численно равно силе поверхностного натяжения действующий на единицу длины границы раздела жидкостей. зависит от рода жидкостей, температуры, и примесей с ростом F⁰оно уменьшается и исчезает вовсе.

Явление смачивания, смачивание, капелярное явление

Смачивание — это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой. Смачивание бывает двух видов: 1)     Иммерсионное(вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью) 2)     Контактное(состоит из 3х фаз - твердая, жидкая, газообразная).

Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами) смачиваемого тела и силами взаимного сцепления молекул жидкости.

Капиллярность — физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах.

Особенно хорошо наблюдается искривление мениска жидкости в тонких трубках, называемых капиллярами. Если в сосуд с жидкостью опустить капилляр, стенки которого смачиваются жидкостью, то жидкость поднимается по капилляру на некоторую высоту  h это объясняется тем, что искривление поверхности жидкости вызывает дополнительно молекулярное давление.

Явление капиллярности в быту играет огромную роль в самых разнообразных процессах, происходящих в природе. Например, проникновение влаги из почвы в растения, в стебли и листья обусловлено капиллярностью. Клетки растения образуют капиллярные каналы, и чем меньше радиус капилляра, тем выше по нему поднимается жидкость. Процесс кровообращения тоже связан с капиллярностью. Кровеносные сосуды являются капиллярами.

Особенно большое значение имеет капиллярность почвы. По мельчайшим сосудам влага из глубины перемешивается к поверхности почвы. Если  хотят уменьшить испарение влаги, то почву рыхлят, разрушая капилляры.