- •Методичні рекомендації
- •Лабораторна робота №16
- •Міри безпеки:
- •1.1.3. Дослідження явища фотоефекту
- •1.1.4. Дослідження спектрів випромінювання атомів
- •1.2. Дослідження структури атома
- •1.2.1. Будова атома за е.Резерфордом.
- •1.2.2 Будова атома за н.Бором
- •1.2.3 Квантова теорія атомів
- •2. Призначення, будова та принцип дії установки для дослджіення спектрів атомів фпк-09.
- •2.1 Призначення установки фпк-09
- •2.2 Будова установки фпк-09
- •2.3 Принцип дії установки фпк-09
- •3.2 Завдання
- •3.2.1 Виконання експериментальних досліджень
- •3.2.2 Виконання розрахунків та побудова спектрів
- •3.2.3 Аналіз результатів досліджень та висновки
- •4. Контрольні запитання та завдання
- •4.1 Контрольні запитання
- •Література
1.1.3. Дослідження явища фотоефекту
В кінці ХІХ століття виявлено, що при освітленні поверхні тіла, при певних умовах, спостерігається «вибивання світлом» електронів з речовини – явище фотоефекту. Було експериментально встановлено три закони фотоефекту.
Перший
закон: при фіксовані й
частоті падаючого світла кількість
фотоелектронів, що вилітають з фотокатода
за одиницю часу, пропорційна до
інтенсивності світла (сила фотоструму
насичення
пропорційна до енергетичної освітленості
катода ‑
).
Другий закон: максимальна початкова швидкість фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а визначається лише його частотою і лінійно зростає із її збільшенням.
Третій закон: для кожної речовини існує «червона межа» фотоефекту, тобто максимальна довжина хвилі при якій спостерігається фотоефект.
Спроби пояснити ці закономірності з точки зору хвильової природи світла не увінчалися успіхом. Класична фізика виявилась не спроможною пояснити закономірності фотоефекту.
В 1905 р. Ейнштейн, по аналогії з квантовою теорією Планка про характер випромінювання енергії атомами, припустив, що атоми і поглинають енергію квантами. Він запропонував рівняння
|
|
де
‑ енергія кванта,
‑ робота виходу електрона з речовини,
‑ кінетична енергія фотоелектрона.
Дане рівняння пояснило всі закони фотоефекту.
Тобто, експерименти однозначно показують, що атоми випромінюють і поглинають електромагнітну енергію не неперервно, а квантами, які зосереджені в об’ємно-локалізованих електромагнітних утвореннях – фотонах.
1.1.4. Дослідження спектрів випромінювання атомів
Дослідження спектрів випромінювання розріджених газів (тобто спектрів випромінювання окремих атомів) показали, що їх спектри не суцільні, а кожному газу властивий певний специфічний лінійчастий спектр, який складається з окремих спектральних ліній.
У 1885р. Бальмер встановив, що довжина хвиль, відомих на той час, ліній спектра атому водню узгоджується з формулою
|
(1) |
де
‑ стала Рідберга.
спектральні
лінії, що відповідають різним значенням
,
утворюють серію ліній, яка називається
серією Бальмера.
На початку ХХ ст.. у спектрі водню було виявлено ще кілька серій спектра випромінювання, які знаходяться у невидимих ділянках:
‑
в ультрафіолетовій області
серія Лаймана:
,
‑
в інфрачервоній області –
серія Пашена:
,
серія
Брекета:
,
серія
Пфунда:
,
серія
Хомфрі:
,
Всі серії у спектрі атома водню можуть бути описані однією формулою – узагальненою формулою Бальмера.
|
(2) |
де
‑ визначає серію,
а
‑ визначає окремі лінії серії.
У
1908р. Рідберг і Рітц установили комбінаційний
принцип Рітца: частоти спектральних
ліній випромінювання будь-якого атома
можна подати у вигляді різниці двох
термів
|
(3) |
Терм
|
(4) |
де
‑ швидкість світла,
‑ порядковий номер елемента в таблиці
атомів,
‑ ціле число.
Приведені формули (1)-(4) підібрані емпірично і до створення теорії будови атома не мали обґрунтування та пояснення.

,
,
,