10-1 電子的發現
2016年3月29日 星期二
11-1 拉塞福的原子模型
11-1 拉塞福的原子模型
1.
JJ湯木生：原子內含有電子(陰極射線)，且原子整體呈電中性，推想葡萄乾-布丁模型(d=1埃)
其學生拉塞福建議助手蓋格&馬士登，以α粒子撞擊金箔(延展性)
卡文迪西實驗室1.maxwell 3.4.5.布拉格，研究放射性物質，提出半衰期，依穿透力分為abr，不高興-
實驗結果：
(0)α粒子質量約電子的7000倍(本來不應該反彈，why?)
(1)絕大多數α粒子直接貫穿，顯示原子內大部分空間空無一物
(2)根據湯木生，電子幾乎無法影響α粒子運動，但實驗發現會有1/10000大角度的散射出現，暗示α粒子擊中一個質量比他重很多而體積很小的質點→核(果核)
(3)金箔帶正電
2.拉塞福散射的理論計算：刪掉了....
如圖，
3.拉塞福原子模型的困難
(1) 電子塌陷
(2) 原子(明線)光譜
(3) 粒子動能太大，不符合庫倫定律的散射條件
1.
JJ湯木生：原子內含有電子(陰極射線)，且原子整體呈電中性，推想葡萄乾-布丁模型(d=1埃)
其學生拉塞福建議助手蓋格&馬士登，以α粒子撞擊金箔(延展性)
卡文迪西實驗室1.maxwell 3.4.5.布拉格，研究放射性物質，提出半衰期，依穿透力分為abr，不高興-
實驗結果：
(0)α粒子質量約電子的7000倍(本來不應該反彈，why?)
(1)絕大多數α粒子直接貫穿，顯示原子內大部分空間空無一物
(2)根據湯木生，電子幾乎無法影響α粒子運動，但實驗發現會有1/10000大角度的散射出現，暗示α粒子擊中一個質量比他重很多而體積很小的質點→核(果核)
(3)金箔帶正電
2.拉塞福散射的理論計算：刪掉了....
如圖，
3.拉塞福原子模型的困難
(1) 電子塌陷
(2) 原子(明線)光譜
(3) 粒子動能太大，不符合庫倫定律的散射條件
4.波耳氫原子模型
a.縱然拉塞福行星模型有缺陷，但是實驗給予強力支持，或許我們習慣以古典力學解釋這麼小維度的行為是不洽當的，必須有革命性的觀點出現
b.門德列夫週期表的元素週期表似乎隱藏某種規律性，但依然摸不透
c.波耳猜想氫原子周圍電子必須維持在某種能量，才能穩定存在，稱為穩定態；當電子改變能量時，必須吸收或放出能量(愛因斯坦的光子)，論文主張能量量子化結合拉塞福行星模型
d.有人請教波耳，他提出的量子化原子模型如何解釋原子發出的光譜，不過波耳當時對原子光譜的問題一無所知，那人便建議波耳去瞭解巴爾麥的研究。
e.光譜線為何此有規律，為何有這種規律，在當時是非常困難的大難題，不過巴爾麥提出經驗公式，可以預測吸收/發射光譜線，但是沒有人知道為何是這樣，也無法解釋
f.當波耳一看到巴爾麥的經驗公式，立刻恍然大悟，長久以來藏在原子的秘密終於被發現！
公式中，n是>2的任意整數，且n可以=3不可以是3.5，這就是量子化的一種顯現，再從普朗克的能量原子只吸收或放出特定能量的整數，暗示電子從一個能階跳躍至另一個能階就釋放出巴爾麥公式的能量。
λ=B(m^2/m^2-n^2)
2016年3月25日 星期五
10-3量子論(光電效應)
2016年3月24日 星期四
10-3量子論(黑體輻射)
10-3量子論(黑體輻射)
1.熱傳遞：熱傳導(膨脹係數)、熱對流(氣體動力論)、熱輻射(黑體輻射)
溫度高於絕對零度的任何物體，都會向外輻射許多不同頻率的電磁波(無規律的熱震動,同時也會吸收)，若釋放輻射能>吸收輻射能，則溫度下降，反之溫度上升；表面光滑&白色物體較易反射，難吸收或發出輻射
2.黑體，不反射(會吸收&輻射)的完全吸收體(黑洞?)，製作密封盒子並開一小洞，將電磁波瞄準小孔射入，進入空腔的電磁波在腔內經過無數次反射，由於腔內開孔很小且腔壁逐漸吸收能量，所以入射的電磁波不再從開孔射出，這種只進不出的性質可視為電磁波進到一個黑體中。
3.若將空腔加熱(或是絕對溫度不為零)，空腔內每個部份具有此溫度皆會發出電磁波，這種由本身溫度而發出的電磁波有很高的機會從小孔射出，稱為空腔輻射，黑體的空腔輻射稱為黑體輻射(黑體輻射只與空腔的平衡溫度有關，與空腔形狀材質均無關)
4.定量分析：
a.單位時間的輻射能(輻射能E)與黑體體積及溫度四次方成正比(某黑體，溫度300K與600K，輻射功率P=E/V*(lada)*t=nhc/(lada)*t=1:16)，能量密度u表示：相同時間內，單位體積單位波長的能量，所以u-(lada)圖曲線下的面積=u*(lada)=E*(lada)/t*V*(lada)=E*/t*V=P/V輻射功率與溫度四次方成正比
b.
維因(偉恩)位移定律：峰值波長(輻射最強的波長)與溫度成反比lada*T=2.898^10-3
瑞利瓊斯定律：古典力學結果→紫外災難
1.熱傳遞：熱傳導(膨脹係數)、熱對流(氣體動力論)、熱輻射(黑體輻射)
溫度高於絕對零度的任何物體，都會向外輻射許多不同頻率的電磁波(無規律的熱震動,同時也會吸收)，若釋放輻射能>吸收輻射能，則溫度下降，反之溫度上升；表面光滑&白色物體較易反射，難吸收或發出輻射
2.黑體，不反射(會吸收&輻射)的完全吸收體(黑洞?)，製作密封盒子並開一小洞，將電磁波瞄準小孔射入，進入空腔的電磁波在腔內經過無數次反射，由於腔內開孔很小且腔壁逐漸吸收能量，所以入射的電磁波不再從開孔射出，這種只進不出的性質可視為電磁波進到一個黑體中。
3.若將空腔加熱(或是絕對溫度不為零)，空腔內每個部份具有此溫度皆會發出電磁波，這種由本身溫度而發出的電磁波有很高的機會從小孔射出，稱為空腔輻射，黑體的空腔輻射稱為黑體輻射(黑體輻射只與空腔的平衡溫度有關，與空腔形狀材質均無關)
4.定量分析：
a.單位時間的輻射能(輻射能E)與黑體體積及溫度四次方成正比(某黑體，溫度300K與600K，輻射功率P=E/V*(lada)*t=nhc/(lada)*t=1:16)，能量密度u表示：相同時間內，單位體積單位波長的能量，所以u-(lada)圖曲線下的面積=u*(lada)=E*(lada)/t*V*(lada)=E*/t*V=P/V輻射功率與溫度四次方成正比
b.
維因(偉恩)位移定律：峰值波長(輻射最強的波長)與溫度成反比lada*T=2.898^10-3
瑞利瓊斯定律：古典力學結果→紫外災難
2016年3月22日 星期二
10-2 X射線
10-2 X射線
1895年，侖琴(德國)發現在陰極射線旁的螢光板會發光，以黑紙封箱的照相底片有感光現象。居里夫人(gama射線)電磁波
1.
x-ray 是一種電磁波，波長約1埃(近原子間格)，不因電場而偏轉.(荷質比是????)
依穿透特性，常用於醫療用途非破壞性檢測↓↓↓↓↓↓(波長約1埃應用在解析晶格)
2.x ray的成因
制動(剎車)輻射：電子經兩萬電位差加速後，撞擊金屬靶，電子在撞擊過程中(原子or原子核)產生速度變化(加速度)因此會輻射出電磁波X-ray，電子速度連續產生變化(產生數個光子)，因而發出連續光譜(繪)；此連續光譜與靶材材料無關，且可推算一完全煞車情況的最短極限波長
特性(特徵)輻射：當高能電子撞上靶材的內殼層電子，並將其激發，原本所屬內殼層出現低能空缺，高能電子躍遷至低能階以空缺填補，放出不連續電磁波(能量=能階差)；此不連續光譜與靶材材質有關，命名如下。
3.x光的檢測測頭髮寬度(繞射)
2016年3月20日 星期日
10-1 電子的發現
10-1 電子的發現，現在開始不顧重力
1.1820年普魯歇
a.氣體放電管：
玻璃管(日光燈)內置一對電極，接通高電壓直流電(死打打)，並持續地將管內氣體抽出
(1)氣壓降至7.6mmHg(約0.01atm)時，管內氣體開始出現微弱光輝，且開始可以導電
(2)氣壓降至0.02mmHg(約10^-4atm)時，低真空(1~10^-3atm)無光輝(因稀薄)，但仍有電流(誰可導電???)
b.陰極射線管：低真空時
(1)管中間裝置十字形金屬片(金手指)，陰極對面塗有螢光劑會出現十字形陰影，顯示有東西從陰極射出具有動能及動量
(2)此射線會受電場及磁場偏轉方向，由偏轉的方向可知射線為負電荷
2.荷質比實驗
a. J.J. 湯木生(1980年起)：以上我們所做的就跟當時一樣，之後就要開始定量分析
(1)直接觀察陰極射線所攜帶的電荷
(2)使陰極射線受靜電偏轉
(3)測量荷質比→均勻磁場半徑亦可
(4)證明電子存在
b.實驗裝置：帶電粒子在均勻電磁場中的運動
畫圖求a、軌跡、H點的XVA(平拋高度決定時間，平板長度決定時間)
(1)複習：電力&磁力(分別單獨作用)、等加速度(a//v 或a--v)
(2)偏向位移：y=y1+y2
(3)求速度：電力=磁力，直線運動v=E/B→速度選擇器
(4)結果：1.獲得e/m 2.與beta射線、光電子的荷質比相同，顯示為同一粒子『電子』
1.加速電極提供能量，其餘給予偏向 2.水平動量守恆、鉛直合力=ma 3.荷質比算速率或偏向位移或半徑
3.密立坎油滴實驗：求出電子的電荷或質量就完全知道電子另一部分
(1)測定電子基本電量e=1.6*10^-19q
(1')法拉第電解定律求N0
(2)裝置：1.為何帶負電?? 2.如何判斷 3.x-ray的用途
(3)國中數學：最大公因數 零錢的故事
1.1820年普魯歇
a.氣體放電管：
玻璃管(日光燈)內置一對電極，接通高電壓直流電(死打打)，並持續地將管內氣體抽出
(1)氣壓降至7.6mmHg(約0.01atm)時，管內氣體開始出現微弱光輝，且開始可以導電
(2)氣壓降至0.02mmHg(約10^-4atm)時，低真空(1~10^-3atm)無光輝(因稀薄)，但仍有電流(誰可導電???)
b.陰極射線管：低真空時
(1)管中間裝置十字形金屬片(金手指)，陰極對面塗有螢光劑會出現十字形陰影，顯示有東西從陰極射出具有動能及動量
(2)此射線會受電場及磁場偏轉方向，由偏轉的方向可知射線為負電荷
2.荷質比實驗
a. J.J. 湯木生(1980年起)：以上我們所做的就跟當時一樣，之後就要開始定量分析
(1)直接觀察陰極射線所攜帶的電荷
(2)使陰極射線受靜電偏轉
(3)測量荷質比→均勻磁場半徑亦可
(4)證明電子存在
b.實驗裝置：帶電粒子在均勻電磁場中的運動
畫圖求a、軌跡、H點的XVA(平拋高度決定時間，平板長度決定時間)
(1)複習：電力&磁力(分別單獨作用)、等加速度(a//v 或a--v)
(2)偏向位移：y=y1+y2
(3)求速度：電力=磁力，直線運動v=E/B→速度選擇器
(4)結果：1.獲得e/m 2.與beta射線、光電子的荷質比相同，顯示為同一粒子『電子』
1.加速電極提供能量，其餘給予偏向 2.水平動量守恆、鉛直合力=ma 3.荷質比算速率或偏向位移或半徑
3.密立坎油滴實驗：求出電子的電荷或質量就完全知道電子另一部分
(1)測定電子基本電量e=1.6*10^-19q
(1')法拉第電解定律求N0
(2)裝置：1.為何帶負電?? 2.如何判斷 3.x-ray的用途
(3)國中數學：最大公因數 零錢的故事
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