ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Изменение длины волны при комптоновском рассеянии


изменение длины волны при комптоновском рассеянии излучения (на свободном электроне)

Из формул следует, что комптоновское изменение длины волны не зависит от природы рассеивающего вещества, а определяется только углом наблюдения.

= 2,43 пм = 2,43×10-12 м

Эта величина называется

комптоновской длиной волны электрона

Комптоновское рассеяние может наблюдаться и на свободном протоне, тогда следует использовать комптоновскую длину волны протона:

Из формулы (¨) следует, что изменение l при различных углах рассеяния равно:

q = 0о

Dl = 0

фотоны, продолжающие лететь в первоначальном направлении, не изменяют свою длину волны

q = 90о

Dl =

в этом случае изменение l равно комптоновской длине волны электрона

q = 180о

Dl =

максимальное изменение l происходит в случае, когда рассеянный фотон движется в противоположном направлении

Ниже приводится таблица формул, используя которые можно получить выражение (¨) для Dl. Компактное расположение формул облегчает также решение задач.

энергия падающего и рассеянного фотонов

импульс —²—

релятивистская кинетическая энергия электрона отдачи

по этой формуле можно найти угол отдачи j

Комптоновское рассеяние наблюдается только для рентгеновских и гамма-лучей. В этом случае изменение длины волны сравнимо с длиной волны падающего излучения, и может быть измерено экспериментально. Для видимого света обнаружить эффект Комптона невозможно, т. к. максимальное изменение Dl = 0,48 пм слишком мало по сравнению со средней длиной световой волны

l » 500 нм = 500000 пм (зеленый свет) и перекрывается тепловым уширением спектральных линий..

Эффект Комптона доказывает, что: 1) свет имеет квантовую природу и

2) для элементарных процессов взаимодействия частиц применимы законы сохранения импульса и энергии.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ АТОМОВ И МОДЕЛЬ АТОМА БОРА.

Ядерная модель атома.

Резерфорд на основании опытов по рассеянию альфа-частиц на металлической фольге (1909-10 гг.) предложил ядерную (планетарную) модель атома. Атом представляет собой очень маленькое ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, а вокруг ядра вращаются электроны подобно планетам солнечной системы. Эта модель оказалась несостоятельной, она не могла объяснить, почему спектры излучения газов состоят из отдельных линий, а не являются сплошными. Электроны, обладающие ускорением, должны непрерывно излучать электромагнитные волны, терять энергию и, в конце концов, упасть на ядро. Однако атомы являются устойчивыми системами.

В 1913 г Бор дополнил модель Резерфорда, выдвинув принципиально новые предположения (постулаты).

Постулаты Бора:

1

В атомах существуют особые стационарные орбиты, на которых электрон может двигаться сколь угодно долго.

Целые числа — номера орбит — получили впоследствии название квантовых чисел.

При n = 1 . Т. о. представляет собой минимальный момент импульса или минимальный квант действия

Момент количества движения (момент импульса) электрона на таких орбитах

равен:

2

При переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую происходит излучение (или поглощение) кванта энергии.

Е – энергия электрона на орбите

Теория Бора может быть названа полуклассической, полуквантовой. В этой теории движение электрона на орбите описывалось классическими законами (формулы – см. дальше). Вместе с тем, теория приводила к тому, что скорость, радиус орбиты, энергия электрона не могут иметь любые значения, а квантуются, т. е. могут принимать только дискретные (отдельные) значения.

Теория Бора хорошо описывала закономерности в спектре атома водорода и водородоподобных атомов.(Водородоподобными атомами называют атомы (или ионы) у которых на последней орбите имеется только один электрон). Однако, для атома гелия (Z = 2) и других элементов теория Бора не давала совпадения с опытом.

Атом водорода и водородоподобные атомы (ВПА) по теории Бора.

На рис. показан водородоподобный атом. Заряд ядра равен +Ze, где Z число протонов (и номер элемента в таблице Менделеева). Вокруг ядра вращается по круговой орбите электрон е со скоростью v. На электрон действует со стороны ядра кулоновская сила Fкул. Запишем II закон Ньютона для электрона: man=Fкул., где an = v2/ r — нормальное ускорение. (Взаимодействие электрона с другими электронами атома не учитываем).

z

II закон Ньютона и закон Кулона,

к=1/4peо – коэффициент в СИ

Для атома водорода

Z = 1

y

постулат Бора

Из этих формул получим выражения для скорости v и радиуса r орбиты электрона. Сократим в уравнении (z) на r, а оставшующуюся r перенесем в числитель левой части уравнения. Затем разделим уравнение (z) на (y) и получим v. Подставим v в (y) и найдем r.

Внимание! Легче запомнить вывод формул для v и r, чем сами формулы для них.

скорость электрона на орбите, квантуется как v ~ 1/n;

v1 = 2,2×106 м/с

радиус орбиты электрона, квантуется как r ~ n2

r1 = 0,53 нм – первый боровский радиус

Когда электрон в атоме Н находится на 1-ой орбите, говорят, что электрон (или атом) находится в основном (невозбужденном) состоянии, при этом электрон имеет минимальную энергию. Все остальные состояния называются возбужденными состояниями.

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.

Другие статьи


Похожая информация


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод