ฟิสิกส์อะตอม

Atomic
Physics

[ ฟิสิกส์อะตอม ]

ฟิสิกส์อะตอม

อะตอม เป็นสิ่งที่เล็กที่สุด

ภาษากรีก

นักปราชญ์ชาวกรีกโบราณ : ลูซิพปุส & ดิโมคริตุส
>> เรียกเป็น หน่วยที่เล็กที่สุดของสสาร ไม่สามารถแบ่งแยกต่อไปได้อีก

แนวคิดและทฤษฎีอะตอม

สสารแต่ละชนิดมีอะตอมที่มีเนื้อเหมือนกัน การจัดเรียงแตกต่างกัน


สสารทุกชนิดมีเนื้อต่อเนื่อง ไม่มีช่องว่างในเนื้อสาร

มีองค์ประกอบมูลฐาน 4 อย่าง : ดิน น้ำ ลม ไฟ



อะตอมแต่ละชนิดมีรูปร่างและน้ำหนักเฉพาะตัว

การค้นพบอิเล็กตรอน

ของ เซอร์วิลเลี่ยม ครูกส์ ได้ทำการทดลองนำกระแสไฟฟ้า
ในหลอดแก้วที่โค้งงอเป็นมุมฉาก

เกิดการเรืองแสงสีเขียวที่ผนังหลอดด้านใน

ตรงข้ามกับขั้วแคโทด (ขั้วลบ) รังสีที่ออกมาจากขั้วแคโทด

คือ รังสีแคโทด

เคลื่อนที่เป็นแนวตรง เบี่ยงเบน
ทิศทางในสนามไฟฟ้าและ
สนามแม่เหล็ก

การค้นพบอิเล็กตรอนของทอมสัน

—ผล—กา—รท—ด—ลอ—ง

1 ทอมสันได้ทดลองจัดขนาดและทิศทางของสนามแม่เหล็ก &
สนามไฟฟ้าให้เท่ากัน —> รังสีแคโทดเป็นเส้นตรง

FE = FB
qE = qvB

สูตรอัตราเร็วอนุภาครังสีแคโทด

v = _E_ = _V_ v = อัตราเร็วอนุภาค
B dB E = สนามไฟฟ้า
B = สนามแม่เหล็ก
V = ความต่างศักย์ไฟฟ้า

2 ทอมสันตัดสนามไฟฟ้า เหลือแค่สนามแม่เหล็ก
* รังสีแคโทดวิ่งเป็นเส้นโค้งรัศมี R

F = Fc คท.แบบวงกลม
B

qvB = _m_v_²_
R

สูตรหาประจุต่อมวล _q__= _v_ = _E_ = _V__
m RB RB² RdB²

ทฤษฎีอะตอมของโบร์

" ได้เสนอแบบจำลองอะตอมของ H โดยนำแนวคิดเรื่อง ควอนตัม
ของ E ของ H "

1 วงโคจรบางวง ē ไม่แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในวงโคจรนั้น

มีโมเมนตัมเชิงมุมคงตัว มีค่า h = _h_-

2h

สรุปได้ว่า L = โมเมนตัมเชิงมุม
L = mvr = nh-
m = มวลของ e

n = เลขควอนตัม

r = วงโคจรรังสี -34

h = ค่าคงที่ของพลังค์ = 6.6 * 10

v = อัตราเร็วเชิงเส้น

2 เมื่อ e เปลี่ยนวงโคจร e จะรับหรือปล่อยออกมาในรูป
" คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า " อะตอม H จะมีวงโคจร e

สามารถหาได้จาก rn = รังสีวงโคจรที่ n (m.)
rn = 5.3 * 10-11 n 2 n = ลำดับวงโคจรจากนอกสุดไปยังในสุด

แบบจำลองอะตอม

1 เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน

อะตอมเป็นรูปทรงกลม มีอนุภาคประจุบวก
และอิเล็กตรอนประจุลบ อยู่ในสภาพ
เป็นกลางทางไฟฟ้า

2 จอห์น ดอลตัน

ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ ; อะตอม
เป็นอนุภาคที่เล็กที่สุด แบ่งแยกกันไม่ได้
ธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน

3 นีลส์ โบร์

• อิเล็กตรอนอยู่เป็นชั้นๆ แต่ละชั้น
= ระดับพลังงาน มีจำนวน e = 2n²

• เวเลนซ์อิเล็กตรอน = เกิดปฏิกิริยาต่างๆได้

อยู่พลังงานนอกสุด

• อิเล็กตรอนวงในที่อยู่ใกล้นิวเคลียส จะเสถียรมาก
• พลังงานวงในอยู่ห่างกัน วงนอกอยู่ชิดกัน

4 ลอร์ด เออร์เนส รัทเทอร์ฟอร์ด

อะตอมมีลักษณะโปร่ง มีประจุไฟฟ้าบวก
รวมกันอยู่ที่ศูนย์กลาง "นิวเคลียส", มีอิเล็กตรอน
เคลื่อนที่รอบๆนิวเคลียสด้วยระยะห่างที่มาก

ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก

: อิเล็กตรอนหลุดออกจากสสาร เมื่อสสารนั้นสัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ที่มีความถี่สูง เรียก e ที่หลุดออกมาว่า " โฟโตอิเล็กตรอน "

เกิดขึ้นเมื่อแสงที่ตกกระทบโลหะ มีความถี่ไม่น้อยกว่า ค่าความถี่ขีดเริ่ม

• จำนวนเพิ่มขึ้น เมื่อมีความเข้มแสงมากขึ้น
•• พลังงานจลน์สูงสุด = ความต่างศักย์หยุดยั้ง

สมการพลังงานโฟโตอิเล็กทริก

Ek max = eVs = hf - W eVs = hf -
hf0
Ek max = —1 mv2 = eV W = hf0
E = n(hf)
2




กลศาสตร์ควอนตัม

: ความน่าจะเป็นในการพบอนุภาคในรูปของกลุ่มคลื่น ณ. ตำแหน่งเวลาหนึ่ง

ถ้าทำให้ e หยุดนิ่ง สามารถวัดตำแหน่งได้ แต่ไม่สามารถวัด

ตำแหน่งและโมเมนตัมของ e ได้

∆ ∆ ≥( x) ( p) h- ∆x = ความไม่แน่นอนตำแหน่ง
∆p = ความไม่แน่นอนโมเมนตัม

โครงสร้างอะตอมตามแนวคิดกลศาสตร์ควอนตัม

• ไม่สามารถบอกได้ว่า ē อยู่ที่ไหน เคลื่อนที่แบบใด
• มีโอกาสพบ ē ตามที่ต่างๆ
• ē เปรียบเสมือนกลุ่มหมอกหุ้ม N มี e มาก = หมอกหนาแน่น

แบททดสอบก่อน-หลังเรียน