Квантовая физика страницы / Квантовая физика_p049

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Лабораторная работа № 7

Определение потенциалов возбуждения атомов

Цель работы: Определение потенциалов возбуждения атомов и демонстрация существования дискретных уровней энергии.

Методические указания

Согласно теории Бора, атому присущ ряд стационарных состояний, каждому из которых соответствует определенная энергия En (n = 1, 2, 3, …). Находясь в стационарном состоянии, атом не излучает. Уровни энергии E1, E2, E3, … образуют энергетический спектр. Энергия атома может изменяться лишь скачком, прерывисто.

Наиболее устойчивым является состояние с минимально возможным уровнем энергии. Это состояние называется основным. Остальные стационарные состояния называются возбужденными.

В результате соударения с заряженной частицей или при поглощении фотона атом может перейти из одного стационарного состояния в другое, с более высоким уровнем энергии. Наглядно дискретность уровней энергии проявляется при ионизации и возбуждении атомов за счет электронного удара. В этом случае атомы газа испытывают соударения с электронами, разгоняемыми с помощью электрического поля.

Первые опыты были проведены Франком и Герцем в 1913 году. Пучок электронов проходил через пары ртути. Столкновения электронов с атомами могут быть двух типов. Первый тип – упругие соударения, в результате которых энергия и скорость электронов не меняется, меняется лишь направление векторов их скоростей. Второй тип столкновений – неупругие соударения, при которых электроны теряют свою энергию и передают ее атомам ртути. Дискретность уровней энергии атома обнаруживается в том, что электрон не может испытать неупругое столкновение, за исключением отдельных случаев (особых значений кинетической энергии). Атом способен принимать энергию лишь порциями

Кинетическая энергия электрона без труда определяется и контролируется в опыте, поскольку задается ускоряющее напряжение U:

mv2/2 = Aэл = eU,

49