Każdy chce umieć, nie każdy chce się uczyć
  Strona główna    Ruch    Siły    Energia    Prąd   Atom 

Bez znajomości fizyki można dobrze życ, ale co tracimy?

Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka
Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie
Spisy zadań

Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

26. Atom - atomowa budowa materii


Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne - zadania,

Zjawisko fotoelektryczne - zadanie


Od dawna badacze stawiali pytanie o najmniejszy składnik materii.
Odpowiedź na to pytanie jest bardzo złożona i rodzi kolejne pytania.

Efekt fotoelektryczny

Do koncepcji atomistycznej budowy materii badacze przyrody dochodzili całymi wiekami. Ostateczny efekt można zawrzeć w kilku zdaniach lub w wielu bibliotekach. Zacznijmy od krótszego wariantu.


"... zdanie zawierające największą ilość informacji w możliwie najmniejszej liczbie słów [...] zdanie formułujące hipotezę [...] atomistyczną, że wszystko składa się z atomów – małych cząstek, poruszających się bezustannie, przyciągających się, gdy są od siebie oddalone, odpychających się zaś, gdy je zbytnio ścieśnić"


Richard P. Feynmann, Robert B. Leighton, Matthew Sands "Feynmanna wykłady z fizyki" PWN Warszawa 1968

Najprostszy atom - to atom wodoru. Jego budowa też długo sprawiała wiele problemów.

Po wielu wysiłkach Niels Bohr opracował model atomu wodoru, który dawał poprawne odpowiedzi na niektóre pytania. I, co najważniejsze, były to w wielu przypadkach odpowiedzi zbliżone do wyników doświadczalnych.


Model atomu zaproponowany przez Nielsa Bohra był ogromnym skokiem w nauce o atomie. Został on wyparty przez model przewidziany przez mechanikę kwantową, ale umożliwił rozwój nauki o atomie.

Dzięki modelowi Bohra zrozumiałe okazały się zależności obserwowane w świeceniu atomów wodoru. Wyjaśniona została w ten sposób zależność zaproponowana przez Balmera.

Rozwój nauki o atomie, rozwój mechaniki kwantowej, umożliwił rozwój fizyki ciała stałego. Praktyczne zastosowanie fizyki ciała stałego umożliwiło rozwój elektroniki, informatyki, telekomunikacji, elektronicznych przetworników obrazu, dźwięku.

W każdym telefonie komórkowym, komputerze, aparacie cyfrowym jest zawarta ogromna wiedza z zakresu fizyki kwantowej, fizyki atomu i fizyki ciała stałego oraz fizyki ciekłych kryształów.

"jednak ten ogrom wiadomości, zebranych przez stulecia można – co jest zdumiewające – w dużej mierze skondensować w postaci praw obejmujących całą naszą wiedzę."

Richard P. Feynmann, Robert B. Leighton, Matthew Sands "Feynmanna wykłady z fizyki" PWN Warszawa 1968


Powrót na górę strony


Model swój Bohr opracował korzystając z wyników doświadczenia E. Rutherforda. Z eksperymentu tego wynikało, że w atomie musi być mała rozmiarami, ale masywna (jak na skalę atomową) bryła materii - jądro. Centralna masa odbijała uderzające w jądro cząstki alfa.

"... nie znamy jeszcze wszystkich podstawowych praw fizyki – istnieje, rozszerzający się stale, obszar naszej niewiedzy."

Richard P. Feynmann, Robert B. Leighton, Matthew Sands "Feynmanna wykłady z fizyki" PWN Warszawa 1968

Powrót na górę strony


Koncepcja ta pierwotnie nawiązywała do budowy Układu Słonecznego. Stąd też wzięła się nazwa - planetarny model atomu.

Analogia nie mogła być pełna ze względu na to, że w Układzie Słonecznym dozwolone były wszystkie możliwe wartości energii układu. W atomie wartości energii nie mogły być dowolne - tak wynikało z badań spektroskopowych. Atomy emitowały tylko ściśle określone porcje (kwanty) energii.

Wyjaśnienie promieniowania atomów wymagało założenia skwantowania energii atomu.

"... na to, aby móc choćby sformułować poprawnie prawa fizyczne, musimy wprowadzić trudne pojęcia i korzystać z obszernego i skomplikowanego aparatu matematycznego."

Richard P. Feynmann, Robert B. Leighton, Matthew Sands "Feynmanna wykłady z fizyki" PWN Warszawa 1968

Bohr rozwiązał to zagadnienie wprowadzając dwa postulaty. Jeden z nich mówi o skwantowaniu momentu pędu elektronu w jego ruchu po orbicie wokół jądra.

Założenie to nie wynikało w żaden sposób z fizyki klasycznej - wręcz było z nią sprzeczne.

"... musimy włożyć pewien wysiłek już w samo zrozumienie znaczenia słów, którymi będziemy się posługiwać."

Richard P. Feynmann, Robert B. Leighton, Matthew Sands "Feynmanna wykłady z fizyki" PWN Warszawa 1968

Fizykę klasyczną Bohr wykorzystał do opisania oddziaływań w atomie i do opisu ruchu elektronu. Było to więc połączenie sprzecznych idei. Wynik był jednak satysfakcjonujący. Analiza modelu Bohra rodziła kolejne trudności - ale to już zwyczajne w rozwoju nauki, nie tylko fizyki, że jedna odpowiedź rodzi więcej pytań niż uzyskano odpowiedzi.

Richard P. Feynmann, Robert B. Leighton, Matthew Sands "Feynmanna wykłady z fizyki" PWN Warszawa 1968

Założenia klasyczne to


- siła elektrostatycznego oddziaływania między jądrem (dodatnim) i elektronem (ujemnym) opisana jest prawem Coulomba,

- ruch elektronu zgodny jest z prawami mechaniki klasycznej.

Siła Coulomba utrzymuje elektron w stałej odległości od jądra. Elektron krąży po orbicie kołowej ze stałą prędkością i jest punktem materialnym. Jądro jest tak masywne, że elektron nie wpływa na jego zachowanie.
Powrót na górę strony



Trudności teorii Bohra


Podstawową niezgodnością z fizyką klasyczną było to, że elektron poruszający się ruchem przyspieszonym (ruch po okręgu jest takim ruchem!) powinien emitować energię elektromagnetyczną.

Takiego faktu doświadczalnie nie stwierdzono - atomy istniały (istnieją ciągle) i elektrony nie spadały na jądro.

Problemów tych Bohr nie rozwiązywał - na tym etapie badań nie było to możliwe. Zrobił on to co było wtedy możliwe - założył, że atom w stanie podstawowym (stacjonarnym) nie promieniuje - jest stabilny.

Atom wysyła energię tylko wtedy, gdy przechodzi z wyższego stanu energetycznego do niższego. Emisja energii odbywa się zawsze taką samą porcją, jeśli przejście jest z tego samego poziomu na inny, taki sam jak poprzednio.

Inna trudność modelu atomu Bohra jest taka, że atom według Bohra jest PŁASKI!

Powrót na górę strony



Wstępne wiadomości


Atom i jądro atomowe - wstęp

Oszacowania rozmiarów atomów


Rozmiary wybranych atomów - oszacowania na poziomie szkolnym

Pierwszy matematycznie dopracowany model atomu - model Nielsa Bohra



Pierwszy matematycznie dopracowany model atomu - model Nielsa Bohra

Podstawowe równania ruchu elektronu w atomie wodoru - siła elektrostatyczna jako źródło siły dośrodkowej oraz postulat Bohra dotyczący skwantowania momentu pędu elektronu w atomie wodoru).

SKŁADNIKI ATOMU - nukleony i elektron

Oddziaływanie światła z materią - z metalami



ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE ZEWNĘTRZNE - wyjaśnienie możliwe tylko przy założeniu kwantowej natury światła

ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE ZEWNĘTRZNE - wyjaśnienie możliwe tylko przy założeniu kwantowej natury światła

Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią - z pierwiastkami lekkimi



Zjawisko Comptona - oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią - z atomami pierwiastków lekkich

Efekt fotoelektryczny

Model atomu wodoru według Nielsa Bohra


Optyka geometryczna


16. Soczewka cienka - zadanie

Nie znalazłeś tego czego szukałeś?
Skorzystaj z wyszukiwarki

Twoja wyszukiwarka


POWRÓT DO "MECHANIKI"

Powrót na górę strony





26.27-2011.01.12



Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka

Pomoc z matematyki

Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki


Pomoc z historii

Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?


kontakt