3. Законы фотоэффекта

Установлены три закона фотоэффекта:

1. Закон Столетова: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, выделяемых из катода в анод в единицу времени, пропорционально интенсивности света;

2. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой ;

3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.

66.

1. Строение атома

Атомом называется наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его химическими свойствами.

Атом состоит из положительно заряженного ядра и электронов, движущихся в его кулоновском поле.

В атоме заряд ядра равен по абсолютной величине суммарному заряду всех его электронов. Ионом атома называется электрически заряженная частица, образующаяся при потере или приобретении электронов атомом. Все атомные ядра состоят из элементарных частиц, называемых протонами и нейтронами. Протоны имеют положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона, нейтроны электрически нейтральны. Протон и нейтрон считают двумя различными зарядовыми состояниями одной и той же частицы, именуемой нуклоном. Количество протонов в ядре называется зарядом данного ядра . Оно равно атомному номеру соответствующего химического элемента периодической системы Менделеева.

Полное число нуклонов в ядре называется массовым числом ядра. Ядра, имеющие одно и то же при разных называются изотопами. Ядра, имеющие одно и то же при разных называются изобарами. Конкретное ядро с данными и иногда называются нуклидами. Общий символ .

67.

2. Постулаты бора

Простейшей атомной системой является атом водорода, состоящий из одного электрона, движущегося в кулоновском поле одного протона.

При создании модели атома на основе накопленных экспериментальных данных было показано наличие в атоме присущего ядру положительного заряда и отрицательного заряда, обусловленного электронами, движущимися по замкнутым орбитам и образующим электронный газ. Классические представления не могли объяснить устойчивости и стабильности атома как системы.

Первая попытка построить качественно новую — квантовую — теорию атома была предпринята в 1913 г. Нильсом Бором. Н. Бор исходил из трех постулатов:

1. В атоме существуют стационарные состояния, в которых он не излучает энергии. В этих состояниях атомы обладают энергиями, образующими дискретный ряд: Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. 1 постулат – постулат стационарных состояний

2. Второй постулат Бора - условие частот Бора: при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается или поглощается один фотон с энергией, причём частоты изучения или поглощения определяются правилом

, (21.1)

а частота кванта (фотона), возникающего или поглощаемого при переходе, равна

(21.2)

Второй постулат Бора – правило квантовых орбит.

3. В стационарном состоянии электрон движется вокруг ядра по круговым орбитам, для которых момент импульса электрона принимает значения, кратные

, (21.3)

- постоянная Планка.

Постулаты Бора получают объяснение на основе квантовой механики. Стационарные состояния электронов, вводимые первым постулатом Бора, представляют собой стационарные состояния движения электронов в кулоновском поле, даваемые решением соответствующего уравнения Шредингера

, (21.4)

, - потенциальная энергия, - волновая функция.

Волновая функция характеризует вероятность нахождения частицы в данном месте пространства.

Физический смысл имеет квадрат модуля функции , которая имеет смысл плотности вероятности.

Решения уравнения (21.4), называемые собственными функциями, существуют только при определённых значениях E, называемых собственными значениями.

Совокупность собственных значений называется энергетическим спектром частицы. Если – монотонная функция и на бесконечности, то в области собственные значения дают дискретный спектр.

Возможность излучения и поглощения квантов является результатом квантовых переходов электрона из одного стационарного состояния в атоме в другое. Вероятность этих переходов определяется соответствующей формулой (сложная формула), а частота - условиями частот, совпадающими с требованиями второго постулата Бора.

Понятия электронной орбиты в атоме, вводимой теорией Н. Бора, является условным вследствие волновой природы электрона Если учесть, что момент импульса по определению или просто для круговых орбит, то, используя третий постулат, можно найти радиусы разрешённых орбит электрона

, (21.5)

– масса, – заряд электрона.

Используя то, что полная энергия атома, как системы ядро-электрон связана с радиусом обращения электрона как , для возможных значений энергии атома в стационарных состояниях получаем

(21.6)

68.