youtube

วันศุกร์ที่ 6 กรกฎาคม พ.ศ. 2555

ฟิสิกส์ อะตอม



ฟิสิกส์ อะตอม






การทดลองของทอมสัน

เป็นการทดลองเพื่อหาค่าของประจุต่อมวลของอิเล็กตรอน โดยการใช้หลอดรังสีแคโทด
หลอดรังสีแคโทเป็นอุปกรณืทีมีส่วนประกอบที่ใช้ในการหาค่า 2 ส่วนคือ 1. ส่วนเร่งอิเล็กตรอน เป็นส่วนที่ใช้ความต่างศักย์เร่งประจุอิเล็กตรอน 2. ส่วนกรองความเร็ว ซึ่งมีสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า

[แก้ไข]ส่วนเร่งอิเล็กตรอน

จากกฎอนุรักษ์พลังงานจึงทำให้พลังงานที่ต้นทางเท่ากับพลังงานที่ปลายทาง
พลังงานที่A = พลังงานที่C

แทนค่า
\begin{align} (-q)V_{a}+E_{k a} &= (-q)V_{c}+E_{k c} \\ (-q)V_{a}+0 &= (-q)V_{c}+\frac{1}{2}mv^2 \\ qV_{c}-qV_{a} &= \frac{1}{2}mv^2 \\ q(V_{c}-V_{a}) &= \frac{1}{2}mv^2 \\ qV &= \frac{1}{2}mv^2 \\ v &= \sqrt{\frac{2qV}{m}} \\ \end{align}
แต่ข้อมูลที่มีในตอนนี้ทราบเพียงแค่ค่าของ V เท่านั้น เราจึงยังหาค่าของ ไม่ได้เพราะเรายังไม่รู้ค่าของ q และ m จึงต้องหาความเร็วของอิเล็กตรอนจากส่วนกรองความเร็ว

[แก้ไข]ส่วนกรองความเร็ว:หาอัตราเร็วของอิเล็กตรอน

เมื่ออิเล็กตรอนวิ่งผ่านสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเป็นเส้นตรงแสดงว่าแรงของสนามแม่เหล็กเท่ากับสนามไฟฟ้าจึงหักล้างกันพอดีศูนย์
\begin{align} \sum F &= 0 \\ F_{E} &= F_{b} \\ qE &= qvB \\ v &= \frac{E}{B}; \\ \end{align}
ค่าของ E และ B เป็นค่าของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่จ่ายเข้าไปจึงทำให้สามารถหาความเร็วของอิเล็กตรอนได้

[แก้ไข]ส่วนกรองความเร็ว:หาอัตราส่วนประจุต่อมวล(\frac{q}{m})

ต่อไปเป็นการหาอัตราส่วนประจุต่อมวล(\frac{q}{m}) ของอิเล็กตรอนโดยตัดสนามไฟฟ้าออกจะทำให้เหลือเพียงแต่สนามแม่เหล็กแต่เมื่ออิเล็กตรอนพุ่งเข้าไปจะทำให้มีเส้นทางโค้งตามกฎมือขวา ทำให้แรงที่กระทำกับเส้นแรงแม่เหล็กมีค่าเท่ากับแรงสู่ศูนย์กลาง
\begin{align} F_{b} &= \frac{mv^2}{R} \\ qvB &= \frac{mv^2}{R} \\ \frac{q}{m} &= \frac{v}{BR}; v=\frac{E}{B} \\ \frac{q}{m} &= \frac{\frac{E}{B}}{BR} \\ \frac{q}{m} &= \frac{E}{B^{2}R} \end{align}

[แก้ไข]การทดลองหยดน้ำมันของมิลลิแกน

การทดลองนี้แสดงให้เห็นถึงค่าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนโดยใช้หยดน้ำมันลอยนิ่งในสนามซึ่งทำให้แรงลัพธ์เท่ากับศูนย์
\begin{align} \sum F & = 0 \\ F_{E} & = mg \\ qE & = mg \\ q & = \frac{mg}{E}; E=\frac{V}{d} \\ q & = \frac{mg}{\frac{V}{d}} \\ \end{align}
    q = \frac{mgd}{V}
แต่ q เป็นผลรวมของพลังงานจากอิเล็กตรอนหลายๆ ตัวรวมกัน เพราะฉะนั้น พลังงานของอิเล็กตรอนตัวเดียวจึงเท่ากับ
\begin{align} q & = ne \\ e & = \frac{q}{n} \end{align}

[แก้ไข]การแผ่รังสีของวัตถุดำและค่านิจของแพลงค์

วัตถุสามารถแผ่คลื่นรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ด้วยตัวเอง แต่จะมีความเข้มแสงต่างกันไปตามอุณหภูมิของวัตถุนั้นๆ โดยที่อุณหภูมิสูงวัตถุจะมีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงของแสงมาก จึงเห็นวัตถุเหล่านี้เปล่งแสงได้ (ลองนึกภาพของหลอดไฟตามไป) แต่วัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ในย่านของแสงน้อยมาก เราจึงไม่เห็นแสงเปล่งออกมา วัตถุที่แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้เราเรียกว่า "วัตถุดำ" (Black Body) แพลงค์ได้จำลองการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดำ โดยให้วัตถุดำมีอะตอมคู่อยู่มากมาย ซึ่งอะตอมคู่จะสั่นให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา และเมื่ออะตอมมีการสั่นด้วยความถี่ที่มากขึ้น พลังงานที่ปล่อยออกมาก็ยิ่งมากขึ้นตามด้วย และถ้ายิ่งมีอะตอมมาก พลังงานก็จะมากตามเช่นกัน

E = nhf
เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:
สมัครสมาชิก: บทความ (Atom)