Recommended
More Related Content
Similar to physics atom.ppt
Similar to physics atom.ppt (20)
physics atom.ppt
- 2. ทฤษฎีอะตอม (Atomic Theory) • ผู้เสนอคนแรก คือ ดีโมคริตุส (Democritus) กล่าวว่า สสารทั้งหลายประกอบด ้วยหน่วยที่เล็ก ที่สุด เรียกว่า อะตอม (Atom) แปลว่า ไม่ สามารถแบ่งแยกได ้
- 3. • ผู้คัดค ้านทฤษฎีอะตอมของดีโมคริตุส คือ อริสโตเติล (Aristotle) เสนอว่า สสารทุกอย่างแบ่งได ้ไม่มีที่สิ้นสุด ประกอบด ้วยธาตุแท ้4 อย่าง คือ ดิน น้ำ ลม ไฟ และไม่มีที่ว่าง
- 4. จอห์น ดำลตัน (John Dalton) สนับสนุนแนวความคิดของ ดีโมคริตุส
- 7. สมบัติรังสีแคโทด • วัสดุหลายชนิดที่ใช ้ทาแคโทด จะ ให ้รังสีแคโทดที่มีสมบัติอย่าง เดียวกัน • เมื่อไม่มีสนามแม่เหล็ก รังสี แคโทดเดินทางเป็นเส ้นตรง ออกมาตั้งฉากกับผิวแคโทด • สนามแม่เหล็กเบนรังสีแคโทดได ้
- 14. ทอมสัน (Sir Joseph John Thomson) นัก ฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ทดลองพิสูจน์ว่า o รังสีแคโทดเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ (เบี่ยงเบน ในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าได ้) o ค่าประจุต่อมวลของรังสีแคโทด (q/m) มีค่า เท่ากับ 1.76 1011 C/kg o ค่าประจุต่อมวลของไฮโดรเจนไอออน (q/m) มี ค่าเท่ากับ 9.57 107 C/kg
- 15. ตัวอย่ำง ในการทดลองของ Thomson เพื่อหาอัตราส่วน ประจุต่อมวล ของอนุภาครังสีแคโทด โดยใช ้ สนามแม่เหล็กขนาด คือ 1.4 10-3 เท สลา รัศมีความโค้งของลา อนุภาครังสีแคโทดจะเท่ากับ 9.13 เซนติเมตร ในการวัดความเร็วของอนุภาค รังสีแคโทด พบว่า ถ้าต่อแผ่น โลหะทั้งสองซึ่งมี ระยะห่างกัน 1.0 เซนติเมตรเข้ากับความต่างศักย์
- 16. จงให ้เหตุผลที่ทอมสันสรุปว่า อิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบหนึ่ง ของอะตอม •อัตราส่วนประจุต่อมวลของ อิเล็กตรอนมากกว่า อัตราส่วนประจุต่อมวลของ ไอออนของไฮโดรเจน ประมาณ 1,800 เท่า และ ประจุของอิเล็กตรอนกับ ประจุของไอออนของ ไฮโดรเจนมีค่าเท่ากัน ดังนั้น
- 18. • ค่าประจุที่วัดได ้จะมีหลายค่าแต่จะมีค่าเป็น จานวนเท่าของ 1.6 10-19 คูลอมบ์ แสดงว่าหยดน้ามันรับ อิเล็กตรอนไม่เท่ากัน • ประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอน 1 ตัว มีค่าเท่ากับ - 1.6 10-19 คูลอมบ์ • มวลของอิเล็กตรอน มีค่าเท่ากับ 9.1 10-31 กิโลกรัม
- 19. • ตัวอย่ำง ในการทดลองของ Millikan ต้องใช ้ ความ ต่างศักย์ไฟฟ้ าระหว่าง แผ่นโลหะค่าเท่าใดจึงจะ ทาให้แรง เนื่องจากสนามไฟฟ้ าที่กระทาต่อ หยดน้ามันสมดุลกับแรงดึงดูดของโลก ถ้าหยดน้ามันมีมวล 6.4 10 – 15 กิโลกรัม และ ได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม 7 ตัว ระยะห่างระหว่าง แผ่นโลหะเท่ากับ
- 21. Ernest Rutherford ทาการทดลองโดยยิง อนุภาคแอลฟา(alpha particle) ผ่านแผ่นทองคา บางๆ พบว่าอนุภาค แอลฟาส่วนใหญ่ เดินทางเป็นเส ้นตรง ทะลุผ่านแผ่นทองคาไป โดยไม่เบี่ยงเบน แต่มี
- 26. • อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสเล็กๆ ซึ่งเป ็ นมวลทั้งหมดของอะตอมและ มีประจุบวก โดยมีอิเล็กตรอนโคจร อยู่รอบนิวเคลียส พื้นที่ส่วนใหญ่ เป ็ นที่ว่าง แบบจำลองอะตอมของ Rutherford
- 28. ปัญหาของแบบจำลองอะตอมของ Rutherford • เหตุใดอิเล็กตรอนที่วิ่งวนรอบ นิวเคลียสจึงไม่สูญเสียพลังงาน เนื่องจากตามทฤษฎีคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า อิเล็กตรอนที่ เคลื่อนที่โดยมีความเร่งจะแผ่คลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าออกมา เป็นผลให ้ พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนลดลง ดังนั้นอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่รอบ
- 29. • อะตอมที่มีอิเล็กตรอน จานวนมากมีการจัดเรียงตัว ของอิเล็กตรอนอย่างไร • ประจุไฟฟ้าบวกหลายประจุ ในนิวเคลียสอยู่รวมกัน ภายในนิวเคลียสได ้อย่างไร ทั้งๆที่มีแรงผลักทางไฟฟ้า
- 31. สมมติฐานของ Bohr 1 ในอะตอมไฮโดรเจนจะมีวงโคจรพิเศษที่ อิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่ได้โดยไม่แผ่คลื่น แม่เหล็กไฟฟ ้ ำ สถำนะเช่นนี้เรียกว่ำ สถานะคงที่(stationarystate) 2 อิเล็กตรอนในวงโคจรพิเศษจะมี โมเมนตัมเชิงมุมเป็ นจำนวนเท่ำของค่ำ คงตัวค่ำหนึ่ง ซึ่งมีค่ำเท่ำกับค่ำคงตัว ของ Planck หำรด้วย 2 mvr = ่ 2 h
- 32. r mv Fc 2 2 2 1 r q kq FE mke2r = (mvr)2 2 2 2 n mke rn r mv r ke FE 2 2 2
- 33. พลังงำนรวมของอิเล็กตรอน =พลังงำน ศักย์ไฟฟ ้ ำ+พลังงำนจลน์ 2 2 4 2 1 2 1 n e mk En r ke Ep 2 พลังงำน ศักย์ไฟฟ ้ ำ พลังงำน จลน์ r ke Ek 2 2 1 r ke2 2 1
- 34. ค่าพลังงานชั้นต่างของอะตอม ไฮโดรเจน E1= - 13.6 eV 2 1 n E En เมื่อ n = 1,2,3
- 35. • กำรเปลี่ยนวงโคจรจะ เกิดขึ้นเมื่อมีกำร ปลดปล่อยหรือดูดกลืน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ ้ ำเป็ น ปริมำณ hf นั่นคือ E = Ei – Ef = hf
- 36. • สถานะพื้น(ground state) เป็นสถานะที่อะตอมมี เสถียรภาพมากที่สุด n=1 •สถานะถูกกระตุ้น (excited state) ค่าพลังงาน En สูงกว่าสถานะ เพราะมีพลังงานกระตุ้นให ้
- 38. • สเปกตรัมต่อเนื่อง (Continuous Spectrum) คือ แถบสีต่าง ๆ ของแสงที่เมื่อใช ้เกรตติงหรือ ปริซึมแยกแสงสีต่าง ๆ ออกมาให ้เห็น เช่น แสง จากไส ้หลอดไฟฟ้าที่ร ้อนจัด โลหะร ้อนหรือ ของแข็งที่ร ้อนจัด และของเหลว ร ้อน • สเปกตรัมเส้นสว่ำง (Line Spectrum) คือ เส ้น สีต่าง ๆ ของแสงที่เมื่อใช ้เกรตติงหรือปริซึมแยก เส ้นแสงสีต่าง ๆ ออกมาให ้เห็น เช่น แสงจาก หลอดบรรจุแก๊สร ้อนชนิดต่าง ๆ • สเปกตรัมดูดกลืน (Absorption Spectrum)
- 42. 2 2 1 1 1 1 i H n R 2 2 1 2 1 1 i H n R 2 2 1 3 1 1 i H n R 2 2 1 4 1 1 i H n R 2 2 1 5 1 1 i H n R Series) UV เมื่อ nf = 1 , ni = 2, 3, 4 อนุกรมบำลเมอร ์(Balmer Series) เมื่อ nf = 2 , ni = 3, 4, 5 อนุกรมพำสเชน (Paschen Series) เมื่อ nf = 3 , ni = 4, 5, 6 อนุกรมแบรกเกต (Bracket Series) เมื่อ nf = 4 , ni = 5, 6, 7 อนุกรมฟุนด์(Pfund Series) เมื่อ nf = 5 , ni = 6,
- 43. ตัวอย่ำง ถ้าอิเล็กตรอนของ อะตอมไฮโดรเจนถูกกระตุ้นให้อยู่ ที่ระดับพลังงาน n = 3 เมื่อกลับ สู่สถานะพื้น จะมีเส้นสเปกตรัม เกิดขึ้นทั้งหมดกี่เส้น แต่ละเส้นมี ความถี่เท่าใด
- 44. ปัญหาทฤษฎีของ Bohr • ไม่สามารถให ้เหตุผลว่าทาไมจึงมีวง โคจรเสถียรและมีเงื่อนไขว่า • ไม่สามารถอธิบายอะตอมหนักๆที่มี อิเล็กตรอนหลายๆตัว ได ้ถูกต ้อง • อะตอมที่อยู่ในบริเวณที่มี สนามแม่เหล็กจะให ้สเปกตรัมที่ผิดไป จากเดิม คือสเปกตรัมเส ้นหนึ่งๆแยก ออกเป็นสเปกตรัมหลายเส ้น(Zeeman n mvr
- 46. กำรแผ่รังสีจำกวัตถุดำ (black body radiation) วัตถุทุกชนิดที่มี อุณหภูมิสูงกว่า ศูนย์องศา สัมบูรณ์จะแผ่ คลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัมของ รังสีที่แผ่ออกมา จากแท่งเหล็ก ร ้อนจัดเป็น สเปกตรัม ต่อเนื่อง
- 47. วัตถุร ้อนไม่เพียงแต่จะแผ่รังสี เท่านั้น ในขณะเดียวกันยังดูดกลืนรังสี ด ้วย • วัตถุมีอุณหภูมิสูงกว่าสิ่งแวดล ้อม อัตราการแผ่รังสีจะมากกว่าอัตรา การดูดกลืนรังสี • วัตถุมีอุณหภูมิต่ากว่าสิ่งแวดล ้อม อัตราการดูดกลืนรังสีจะมากกว่า อัตราการแผ่รังสี • วัตถุมีอุณหภูมิเท่ากับสิ่งแวดล ้อม อัตราการแผ่รังสีจะเท่ากับอัตรา การดูดกลืนรังสี วัตถุจะมีอุณหภูมิ
- 48. อัตราการแผ่พลังงานรังสีของ วัตถุร ้อนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและ ชนิดของผิววัตถุ • วัตถุดำ(black body) คือวัตถุ ที่เป็นตัวแผ่และดูดกลืนรังสีได ้ อย่างสมบูรณ์และดีที่สุด วัตถุ ดาจะดูดกลืนคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าทุกความถี่ที่ตก กระทบโดยไม่สะท ้อนเลย • พลังงานรังสีที่แผ่ออกจากวัตถุดา
- 49. อัตราการแผ่พลังงานรังสีกับความยาวคลื่น และอุณหภูมิ T B = AT 4 3 max 10 898 . 2 T
- 50. ทฤษฎีกำรแผ่รังสีจำกวัตถุ ดำ • ผนังของวัตถุดา ประกอบด ้วยอะตอมเป็น จานวนมากซึ่งทาหน้าที่ เป็นตัวส่งและรับคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า เรียกว่า ออสซิลเลเตอร์ (oscillator) • อะตอมหรือ ออสซิลเลเตอร์จะ ดูดกลืนหรือแผ่รังสีคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าด ้วย ได ้ผลดีในช่วงความยาวคลื่นมากๆเท
- 51. สมมติฐานของ Planck วัตถุดาจะแผ่หรือรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ ้ า มีค่าจากัดเป ็ นช่วงๆไปอย่างไม่ต่อเนื่อง มีควำมถี่ f จะต้องมีพลังงานเป ็ น E = nhf เมื่อ E เป ็ นพลังงานของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ ้ า h เป ็ นค่าคงที่ของ Planck ( Planck’s constant) เท่ากับ 6.625 10-34 จูลวินาที n เป ็ นเลขควอนตัม มีค่าเป ็ นเลข จานวนเต็ม 1,2 ,3 ......
- 54. V V0 ทาให้เกิด อิเล็กตรอน เร่งอิเล็กตรอน
- 55. อิเล็กตรอนถูกเร่งด้วยความต่างศักย์สูง ไปชน ขั้วบวกที่เป็ นเป้า พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอน ส่วนใหญ่จะกลายเป็นความร ้อนให้เป้า ส่วนน้อย
- 56. • กลุ่มอิเล็กตรอนในหลอดรังสีเอกซ์ที่ถูกเร่ง ผ่านความต่างศักย์สูง V จนมีพลังงาน จลน์เท่ากับ eV ก่อนชนเป้า เมื่อชนเป้า อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่เข ้าไปใกล ้นิวเคลียส ที่มีประจุบวก อิเล็กตรอนจะถูกดูดให ้เข ้าไป ใกล ้ทาให ้ความเร็วของอิเล็กตรอนเปลี่ยน ทิศทางไป มีความยาวคลื่น ต่างๆกันไปสิ้นสุดที่ ความยาวคลื่นต่าสุด
- 57. hmax = eV0 0 min eV hc อิเล็กตรอนบางตัวชนเป้า เสีย พลังงานไปในการชนหลายๆครั้ง แต่ละครั้งที่มีการเสียพลังงาน จะ ได้โฟตอนออกมาหนึ่งตัว โฟ ตอนเป็นจานวนมากมีพลังงาน หรือความยาวคลื่นต่างๆกัน อิเล็กตรอนตัวใดเสียพลังงาน ทั้งหมดไปในการชนเพียงครั้ง เดียว จะได้โฟตอนรังสีเอกซ ์มี พลังงานสูงสุดเท่ากับพลังงาน จลน์ของอิเล็กตรอนที่เข้าชน 0 min 1240 V nm
- 58. • อิเล็กตรอนที่ถูกเร่งจนมี พลังงานสูงมากพอ ไปชน อิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นในสุด (ชั้น K) ของอะตอมของเป้า ทา ให ้อิเล็กตรอนในชั้น K หลุด ออก เกิดที่ว่างขึ้น อิเล็กตรอน ในชั้นนอกๆเช่น ชั้น L ชั้นM ชั้นN จะย ้ายเข ้าไปแทนที่
- 59. n = 1 n = 3 n = 1 n = 2
- 60. • ตัวอย่าง ใช ้ความต่างศักย์ 10,000 โวลต์ในหลอด รังสีเอกซ์ จะ ผลิตรังสีเอกซ์ที่มีความยาว คลื่นต่าสุดเท่าไร
- 61. • พ.ศ. 2455 เลาอี ได้คานวณระยะระหว่าง อะตอมในผลึกได้ค่าประมาณ10 – 9 - 10 – 10 เมตร ซึ่งค่านี้ใกล้เคียงกับความยาวคลื่นของรังสี เอกซ ์ • ฉายรังสีเอกซ ์ไปยังผลึกของสาร เช่น ซัลไฟด์ ของสังกะสี และคลอไรด์ของโซเดียม (NaCl) โดยคิดว่า อะตอมในผลึกซึ่งเรียงตัวกับเป็น ระเบียบ จะทาหน้าที่เป็ นเกรตติง ทาให้เกิด การเลี้ยวเบนและแทรกสอดของรังสีเอกซ ์ได้ การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ ์(x-ray diffraction)
- 64. • แบรก (Sir William Bragg) ได้ศึกษา การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ ์ในผลึก ได้ สมการการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ ์ 2d sin = n เมื่อ n = 1, 2, 3,….แสดงลาดับการ เกิดการเสริมกัน ่ การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ ์(x-ray diffraction)
- 76. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก • ฉายแสงความถี่เดี่ยวให ้ตกกระทบผิว โลหะ จะมีอิเล็กตรอนหลุดจากผิว โลหะได ้
- 77. • อิเล็กตรอนที่หลุดออกจากผิวโลหะเรียกว่า โฟโตอิเล็กตรอน (Photoelectrons) • ความศักย์หยุดยั้ง (Stopping potential , Vs ) คือ ความต่างศักย์ที่ทาให ้ไม่มีอิเล็กตรอน ที่หลุดจากขั้วบวกมาถึงขั้วลบ
- 78. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก • พลังงานจลน์สูงสุดของโฟโต อิเล็กตรอน • Vs เป็นค่าศักย์หยุดยั้ง • ความถี่ต่าสุดที่ทาให ้โฟโต S k eV mv E 2 max max 2 1
- 79. บทสรุป • 1. พลังงานจลน์ของโฟโตอิเล็กตรอน ไม่ขึ้นกับความเข ้มของแสง แต่ ขึ้นกับความถี่ของแสง เป็นปฏิภาค ตรงกับความถี่ของแสง และถ ้าแสงมี ความถี่ต่ากว่าความถี่ขีดเริ่ม จะไม่ มีโฟโตอิเล็กตรอนเกิดขึ้น • 2. ถ ้าแสงมีความถี่สูงกว่าความถี่ขีด
- 80. บทสรุป • ผลที่ได ้จากการทดลองข ้อที่1 ทฤษฎี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอธิบายไม่ได ้ เพราะตามทฤษฎีคลื่นนั้น แสงความ เข ้มสูงจะมีพลังงานมาก และเมื่อฉาย ไปกระทบโลหะจึงควรให ้โฟโต อิเล็กตรอนพลังงานสูง ไม่ว่าแสงจะมี ความถี่สูงหรือต่า ซึ่งขัดแย ้งกับผล การทดลอง
- 81. ทฤษฎีโดยไอน์สไตน์ • ไอน์สไตน์เสนอว่า แสงประกอบด ้วยกลุ่ม ก ้อนของพลังงาน เรียกว่ำโฟตอน (Photon) โฟตอนของแสงความถี่ f จะมี พลังงานเท่ากับ hf เมื่อ h คือ ค่าคงที่ พลังค์ • แสงจึงมีลักษณะเป็นอนุภาคที่ประกอบด ้วย ก ้อนพลังงานเล็กๆ เมื่อตกกระทบโลหะ พลังงาน hf ของโฟตอนจะถ่ายให ้กับ
- 82. ทฤษฎีโดยไอน์สไตน์ • อิเล็กตรอนที่หลุดจากอะตอมของผิว โลหะ จะต ้องจ่ายพลังงานให ้กับ อะตอมเท่ากับค่า ฟังก์ชันงาน (Work function) ซึ่งเป็นพลังงานยึด เหนี่ยวอิเล็กตรอนไว ้กับอะตอมนั้น ส่วนพลังงานที่เหลือจะปรากฏเป็น พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอน
- 83. สมการปรากฏการณ์โฟโตอิ เล็กตริก hf = (Ek)max + Wo (Ek)max คือพลังงานจลน์สูงสุดของโฟ โตอิเล็กตรอน Wo เป็นค่าฟังก์ชันงานของโลหะ ฟังก์ชันงานของโลหะมีค่าต่างกันแล ้วแต่ชน
- 84. • ฉายแสงความยาวคลื่น 589.3 นา โนเมตร บนผิวโลหะโปแตสเซียม โดยค่าศักย์ไฟฟ้าหยุดยั้ง สาหรับโฟโตอิเล็กตรอนเป็น 0.36 โวลต์ จงหาค่าพลังงานจลน์สูงสุด ของอิเล็กตรอน ฟังก์ชันงาน และ ความถี่ขีดเริ่มของการเกิดโฟโตอิ
- 87. • ปี พ.ศ. 2466 อำร ์เทอร ์ฮอลลี คอมป์ ตัน (Arthur Holly Compton) นักฟิสิกส์ชาว อเมริกัน ได ้ทาการทดลองฉายรังสีเอกซ์ความ ยาวคลื่นเดียวไปยังแท่งกราไฟต์ แล ้ววัดความ ยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่กระเจิง (Scattered x- ray) ออกมาที่มุมต่างๆ กับแนวเดิมดังรูป
- 88. • คอมพ์ตันพบว่า รังสีเอกซ์ที่กระเจิงออกมาจาก แท่งกราไฟต์นั้นมีความยาวคลื่นเป็น 2 ประเภท ประเภทหนึ่งมีความยาวคลื่นยาวเท่าเดิม กับ อีกประเภทหนึ่งมีความยาวคลื่นมากกว่าเดิม ประเภทที่มีความยาวคลื่นมากกว่าเดิมนั้นขึ้นอยู่กับ มุมกระเจิง ถ ้ายิ่งกระเจิงจากแนวเดิมมาก จะยิ่งมี ความยาวคลื่นมากกว่าเดิมมาก
- 89. • เมื่อโฟตอนรังสีเอกซ์ กระทบกับอิเล็กตรอนที่ อยู่ในแท่งกราไฟต์ ก็จะเป็นการชนกัน ระหว่างโฟตอนกับอิเล็กตรอน ซึ่งเปรียบเสมือน การชนกันของอนุภาคกับอนุภาค ใช ้หลัก อนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมในการชนกันได ้ และเนื่องจากโฟตอนรังสีเอกซ์มีพลังงานสูงมาก เมื่อกระทบอิเล็กตรอนในกราไฟต์ (พลังงานยึด เหนี่ยวของอิเล็กตรอนบางตัวกับอะตอมมีค่า น้อย) จึงถือเสมือนว่า โฟตอนวิ่งเข ้าชน อิเล็กตรอนที่วางอยู่อย่างอิสระ และเนื่องจาก เป็นการชนที่มีพลังงานสูง จึงต ้องใช ้ทฤษฎี สัมพัทธภาพ
- 91. คอมพ์ตันคิดว่ารังสีเอกซ์ ประกอบด ้วยกลุ่มหรือ เม็ดของพลังงานและเรียกเม็ดพลังงานว่า โฟตอน รังสีเอกซ์หรือเรียกสั้นๆ ว่าโฟตอน มีลักษณะเป็น อนุภาคและมีโมเมนตัมหาได ้จากความสัมพันธ์ ดังนี้ จากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ E = mc2 และพลังงานของโฟตอน E = hf h p
- 93. สมมติฐานของเดอ บรอยล์ (De Broglie’s hypothesis) กล่ำวว่ำ “ถ ้าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแสดงสมบัติของ อนุภาคได ้อนุภาคก็แสดงสมบัติของคลื่นได ้ เช่นเดียวกัน” • สมบัติความเป็นอนุภาคของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ โมเมนตัม (p) • สมบัติความเป็นคลื่นของอนุภาคหรือ คลื่นสสาร(Matter wave) คือ ควำมยำวคลื่น () h p mv h ความยาวคลื่นเดอบ รอยล์ (De Broglie wavelenght)
- 94. ถ ้าอิเล็กตรอนซึ่งเป็น อนุภาคประพฤติตัว เป็นคลื่นแล ้ว ควรจะมีการ เลี้ยวเบนและ มีการแทรกสอดได ้ เช่นเดียวกับรังสีเอกซ์ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มี ความยาวคลื่น ใกล ้เคียงกัน)
- 95. กำรทดลองของเดวิสสัน (Clinton J. Davisson) และเกอร ์เมอร ์(Lester A. Germer)
- 97. กำรทดลองของจี พี ทอมสัน (George P. Thomson) • ทดลองยิง อิเล็กตรอนควำมเร็ว สูงหรือรังสีแคโทด ผ่ำนแผ่นโลหะบำง เช่น อลูมิเนียม เงิน และทองคำ ปรำกฏ ว่ำ อิเล็กตรอน เลี้ยวเบนผ่ำนผลึก โลหะไปแทรกสอด บนฟิ ล์มได้เหมือนกับ แผ่นอลูมิเนียม บาง ๆ แผ่น ทองคาเปลว รังสี เอกซ์ อิเล็กตรอ น อิเล็กตรอ น
- 98. อธิบายสมมติฐานของโบร์ “อิเล็กตรอนที่วิ่งวนอยู่รอบ ๆ นิวเคลียสจะประพฤติตัว เป็นคลื่นนิ่ง” โดยมีความ ยาวเส ้นรอบวงของวงโคจร พิเศษเท่ากับจานวนเต็ม เท่าของความยาวคลื่น อิเล็กตรอน n rn 2
- 99. n rn 2 n n mv h n r 2 h n r mv n n 2 h n r mv n n
- 100. กลศาสตร์ควอนตัม (Quantum mechanics) กลศาสตร์ควอนตัมแบบชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrodinger) หรือกลศาสตร์คลื่น (Wave mechanics) มีรากฐานแนวความคิดจากสมมติฐานของ เดอ บรอยล์ คือ อนุภาคแสดงสมบัติของคลื่น ได ้กล่าวคือ • ค.ศ. 1925 นักฟิสิกส์ก็พบวิชา กลศำสตร ์ควอนตัม (Quantum mechanics) ซึ่งเป็นวิชาที่ใช ้ศึกษา ธรรมชาติในระดับอะตอมได ้อย่างถูกต ้องสมบูรณ์ อาจจะกล่าวได ้ว่า กลศาสตร์ควอนตัมเป็นหัวใจของ การศึกษาฟิสิกส์ยุคปัจจุบัน
- 101. คลื่นต่อเนื่อง กลุ่มคลื่น โดยแทนอิเล็กตรอนด้วย กลุ่มคลื่น (Wave packet) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วกลุ่ม (Group velocity) เท่ากับความเร็วของอนุภาค อธิบำยควำมไม่ต่อเนื่องของพลังงำนและ โมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอนตำม สมมุติฐำนของโบร ์ อธิบำยอะตอมได้กว้ำงขวำงกว่ำและดีกว่ำโบร ์ จึงเป็ นที่ยอมรับถึงปัจจุบัน
- 102. หลักความไม่แน่นอนของไฮเซน เบอร์ก Werner Heisenberg (1901-1976 ) - คิดค ้นความรู้พื้นฐานทฤษฎี ควอนตัม ในช่วงอายุประมาณยี่สิบปี ต ้นๆ -ได ้รับรางวัลโนเบลในปี1932 สาหรับการค ้นพบหลักความ
- 103. • ไฮเซนเบอร์ก เป็นคนแรกที่ชี้ให ้เห็นว่า กฎเกณฑ์ของกลศาสตร์ควอนตัม บอกเป็นนัยว่า มีขีดจากัดพื้นฐาน สาหรับความแม่นยาของการวัดในการ ทดลอง • การที่อนุภาคแสดงสมบัติคลื่น และ ต ้องใช ้กลุ่มคลื่นแทนอนุภาคนั้น ทาให ้ ไม่สามารถบอกตาแหน่งและโมเมนตัม ของอนุภาคได ้แน่นอน
- 105. หลักความไม่แน่นอนของไฮเซน เบอร์ก • ผลคูณความไม่แน่นอนของตาแหน่ง และโมเมนตัมของอนุภาคจะเป็นไป ตามสมการ x เป็นความไม่แน่นอนเกี่ยวกับ ตาแหน่งของอนุภาค p เป็นความไม่แน่นอนเกี่ยวกับโมเม ) )( ( p x ) )( ( v m x
- 106. หลักความไม่แน่นอนของไฮเซน เบอร์ก • ธรรมชาติคลื่นของวัตถุ ทาให้ไม่สามารถ ทราบตาแหน่งและโมเมนตัม ของอนุภาคได้ อย่างแน่นอนพร้อมๆ กัน • ถ ้าทราบโมเมนตัมแน่นอน ((p = 0) ก็จะไม่ทราบ ว่าวัตถุอยู่ที่ใด (x =) • ถ ้าทราบว่าอนุภาคอยู่ที่ใดแน่นอน (x =0) เราก็ จะไม่ทราบค่าของโมเมนตัม (p = ) • ถ ้าทราบค่าประมาณของโมเมนตัม เราก็จะทราบ ค่าประมาณของตาแหน่ง
- 107. หลักความไม่แน่นอนของไฮเซน เบอร์ก ตัวอย่ำง อิเล็กตรอนมวล 9.1 10 –31 กิโลกรัม เคลื่อนที่มาด ้วย อัตราเร็ว 2 10 6 เมตรต่อวินาที มีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับอัตราเร็ว v เป็น 0.2 10 6 เมตรต่อวินาที (ประมาณ 10 % ของอัตราเร็ว) ความไม่แน่นอนของตาแหน่งของ
- 109. หลักความไม่แน่นอนของไฮเซน เบอร์ก ตัวอย่ำง รถยนต์คันหนึ่งมวล 1,000 กิโลกรัม เคลื่อนที่มาด ้วย อัตราเร็ว 1 เมตรต่อวินาที ถ ้า ความไม่แน่นอนเกี่ยวกับอัตราเร็วมี ค่าประมาณ 0.1 เมตรต่อวินาที (10% ของอัตราเร็ว) ความไม่ แน่นอนเกี่ยวกับตาแหน่งของ
- 110. หลักความไม่แน่นอนของไฮเซน เบอร์ก • ความไม่แน่นอนเกี่ยวกับตาแหน่ง ของรถยนต์มีค่าน้อยมาก จนไม่ สามารถวัดได ้ เนื่องจากเราไม่มี เครื่องมือใดๆ ที่จะวัดตาแหน่งได ้ ละเอียดขนาดนั้น ดังนั้นสาหรับ วัตถุขนาดใหญ่หลักความไม่ แน่นอนจะไม่มีผลแต่อย่างใด
- 112. โครงสร้ำงอะตอมตำมแนวคิด กลศำสตร ์ควอนตัม โครงสร้ำงอะตอมแบบกลุ่มหมอก จากหลักความไม่แน่นอน ไม่สามารถบอกได ้ ว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ลักษณะใด หรืออยู่ตาแหน่ง ไหน บอกได้เพียงโอกำสที่จะพบอิเล็กตรอน - บริเวณใกล้นิวเคลียสจะมีโอกำสพบ อิเล็กตรอนมำกกว่ำบริเวณที่ห่ำงจำกนิวเคลียส