ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม ·...
Transcript of ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม ·...
![Page 1: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/1.jpg)
ฟ สกสยคใหมเบ�องตน
ฟ สกสอะตอม
ฟ สกสนวเคลยร
สรยพร สราภรมย
1
![Page 2: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/2.jpg)
ฟสกสยคใหมเบองตน
• ฟสกสยคเกำเนนอธบำยปรำกฏกำรณทวไปทำงธรรมชำต ทเกยวของกบ แสง ส เสยง ควำมรอน คลนแมเหลกไฟฟำ กำรสน พลงงำนจลน ทปรำกฏกบวตถหรอสสำรทมขนำดใหญและเคลอนทชำ โดยใชกรอบแนวคดของนวตนในกำรอธบำย
• ฟสกสยคใหมเนนอธบำยพฤตกรรมของสสำรในระดบอะตอม หรอนวเคลยสโดยใชทฤษฎควอนตมในกำรอธบำย และ กำรเปลยนรปพลงงำนทเกดกบวตถหรอสสำรทมขนำดเลกและเคลอนทใกลเคยงกบควำมเรวแสงโดยใชทฤษฎสมพนธภำพของไอนสไตนในกำรอธบำย
3
![Page 3: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/3.jpg)
• ทฤษฎสมพนธภาพอธบายพฤตกรรมของอนภภาคท�มอตราเรวสงม
มาก ใน กรอบเวลลาและปรภม (space) เชน ปรรากฏกการณ twin p
aradox
• ทฤษฎสมพนธภาพยงอธบายการเปล�ยนรปพลงงาน เชน มวลเปนรปห
น�งของพลงงงาน โดยปรมาณท �งสองมความสมพนธกนคอ
โดย E คอ พลงงาน และ m คอมวลของวตถ c=3x10^8 m/s คอ อตราเรวของแสงในสญญากาศ
4
2E mc
E m
![Page 4: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/4.jpg)
Twin paradox
5
![Page 5: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/5.jpg)
• ตำมกฎของนวตน (ฟสกสยคเกำ) ถำวตถทมมวล m มควำมเรว vวตถนนจะมพลงงำนจลน ซงหำไดโดยทวไปคอ
• ตวอยำงกำรพจำรณำพลงงำนจลนของวตถสองชนด เชน ชนด A และB มมวล mA = 1 kg, และ mB = 9.1x10^-31 kg วตถทงสองเคลอนทดวยอตรำเรวเปน 2/3 ของอตรำเรวแสง จงหำพลงงำนจลนของวตถทงสอง
6
2
2
1mvEk
16
82
102
)1033
2)(1(
2
1
2
1
A
k
A
k
E
mvE
J 18104.1 B
kE J
![Page 6: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/6.jpg)
ทฤษฎควอนตม
• ทฤษฎควอนตมใชในกำรอธบำยพฤตกรรมของสสำรในระดบอะตอมทมขนำดระดบควำมยำวเปนองสตรอม (Ångstrom)
• ขนำดทเลกกวำอะตอมเรยกวำนวเคลยสทมขนำดในระดบเฟอรม (Fermi)
7
1 Å = 10-10 m
1 เฟอรม = 10-15 m
รปภำพทแสดงถงขนำดของอะตอม และนวเคลยส
![Page 7: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/7.jpg)
• ทฤษฎควอนตมไมไดมองวำอนภำคมต ำแหนงทแนนอน แตใชเรองควำมนำจะเปนในกำรวเครำะหถงต ำแหนงและขนำดของอนภำค ดงนนจงมควำมไมแนนอนในกำรพบอนภำคทเวลำหนงๆ ตำมหลกควำมไมแนนอนของไฮนเซนเบรก
• นอกจำกนทฤษฎควอนตมยงพจำรณำวตถหนงๆมคณสมบตไดทงควำมเปนอนภำค (particle-like) และควำมเปนคลน (wave-like) ซงจะประยกตใชอธบำยในปรำกฏกำรณโฟโตอเลกทรก และ โฟตอน
8
![Page 8: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/8.jpg)
ปรากฏการณโฟโตอเลกทรกและโฟตอน
• เปนปรำกฏกำรณทแสงทมควำมถเฉพำะ (f) ตกกระทบบนผวโลหะแลวท ำใหอเลกตรอนเปลยนวงโคจร หรอ หลดออกจำกอะตอมของโลหะ โดยทอเลกตรอนทหลดออกมำเรยกวำ โฟโตอเลกตรอนซงมประเดนส ำคญดงน
9
![Page 9: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/9.jpg)
1. ถำควำมถของแสง (f) ทตกกระทบมคำต ำกวำควำมถขดเรม(threshold frequency, f0) จะไมมอเลกตรอนหลดออกมำกจำกอะตอมของโลหะนน และไมขนอยกบควำมเขมของแสงทตกกระทบ ควำมถขนต ำนขนอยกบชนดของวสดทแสงตกกระทบ
2. ไมวำควำมเขมของแสงจะมคำต ำเทำใด ถำควำมถแสงมคำสงกวำควำมถขดเรม จะเกดปรำกฏกำรณโฟโตอเลกทรกเสมอ
3. จ ำนวนโฟโตอเลกตรอนจะแปรผนตรงกบควำมเขมของแสงทตกกระทบ
4. พลงงำนของโฟโตอเลกตรอนจะขนกบควำมถแสงทตกกระทบเทำนนไมขนอยกบควำมเขมของแสง
10
![Page 10: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/10.jpg)
• เพอทจะอธบำยปรำกฏกำรณน นกฟสกสตองใชกำรพจำรณำวำแสงทตกกระทบเปนอนภำค กลำวคอ “แสงเปนอนภำค” และอนภำคของแสงนเรยกวำ โฟตอน (photon) ซงมลกษณะเปนกลมกอนพลงงำนทไมมมวล ดงน
เมอ f คอควำมถของคลนแสง และ h=6.626x10-34 J-s คอคำคงทของพลงค (Planck’s constant)
11
hfEphoton 1 โฟตอน
![Page 11: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/11.jpg)
• ในกำรค ำนวณหำพลงงำนจลนของโฟโตอเลกตรอนทหลดออกมำจำกผวโลหะ โฟตอนทตกกระทบจะถำยเทพลงงำนใหกบอเลกตรอนทงหมดซงตองมคำอยำงนอยเทำกบพลงงำนยดเหนยว หรอ ฟงกชนงำน(work function, ) ซงจะเปลยนไปตำมชนดของวสด หรอ ชนดโลหะ
12
![Page 12: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/12.jpg)
• ถำเปลยนพลงงำนโฟตอน (Ephoton) ใหมคำมำกกวำ พลงงำนยดเหนยว หรอ ฟงกชนงำน จงจ ำเปนจะตองเปลยนคำควำมถของแสงทใชในกำรตกกระทบ นนคอ
• ผลตำงระหวำงพลงงำนโฟตอนกบพลงงำนยดเหนยว คอ พลงงำนจลนของอเลกตรอนทหลดออกมำ หำไดจำก
เนองจำกอเลกตรอนไดรบพลงงำนจำกโฟตอนแบบหนงตอหนง ดงนนพลงงำนจลนของอเลกตรอนจงขนอยกบพลงงำนของโฟตอน
13
hfEphoton
hfmvEk
2
2
1กรณทวไป
![Page 13: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/13.jpg)
• ถำตองกำรหำพลงงำนจลนสงสด (K.E.max) ทอเลกตรอนหลดออกมำ ตองพจำรณำอเลกตรอนทอยบนชนนอกสด เนองจำกอเลกตรอนทชนผวโลหะไดรบพลงงำนจำกโฟตอนโดยตรง โดยไมสญเสยพลงงำนในกำรชนกบอเลกตรอนตวอนแลวหลดจำกพนผวโลหะ ในกรณน
14
kEEK ..
hfmvEK 2
maxmax2
1..
![Page 14: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/14.jpg)
• ทฤษฎควอนตมพจำรณำโฟตอนซงกคอแสงทมควำมถเฉพำะ เปนแบบอนภำคแตไมมมวล หรอ กลมกอนพลงงำน
• กลมกอนพลงงำน หรอ โฟตอน มลกษณะเปนแบบไมตอเนอง เพรำะ โฟตอนมพลงงำนไดเฉพำะบำงคำเทำนน ทเปนจ ำนวนเทำของคำคงทของพลงค นนคอ โดย
• ลกษณะกำรมพลงงำนแบบไมตอเนองเรยกวำ ควอนไทเซชน(quantization)
• หนวยของพลงงำนคอ จล โดยทพลงงำน 1.6x10-19 จล เทำกบพลงงำนทท ำใหประจลบเทำกบ 1e- เขำไปในควำมตำงศกยไฟฟำขนำด 1 โวลตหรอ 1 eV = 1 x (1.6x10-19) x 1V = 1.6x10-19 J
15
nhfE ...3,2,1n
![Page 15: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/15.jpg)
• ในกำรยนยนวำอนภำคสำมำรถแสงสมบตเปนคลนตำมทฤษฎควอนตมยงสำมำรถดไดจำกปรำกฏกำรณคอมพตน (compton effect)ทแสดงใหเหนวำกำรชนกนระหวำงแสงกบอเลกตรอนเหมอนกบกำรชนกนระหวำงลกบลเลยดสองลก เปนไปตำมกฎกำรอนรกษพลงงำน
16
![Page 16: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/16.jpg)
ความเปนคลนของอนภาค
• ตำมทฤษฎควอนตม เรำสำมำรถพจำรณำคลนเปนอนภำคได ทไดจำกกำรศกษำของหลยส เดอ บรอกล (Louis deBroglie) นกฟสกสชำวฝรงเศส
• อนภำคมวล m เคลอนทอยดวยอตรำเรว vจะแสดงคณสมบตควำมเปนคลนทมควำมยำวคลน () เปนไปตำมควำมสมพนธ
20
หลยส เดอ บรอกล (1892-1987)
p
h
mv
h
p=mv คอโมเมนตมของวตถ
![Page 17: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/17.jpg)
• เปนกำรบอกควำมสมพนธระหวำง โมเมนตมของวตถกบควำมยำวคลน
• กำรทดลองทยนยนค ำอธบำยวำอนภำคสำมำรถประพฤตตวเปนคลนได คอกำรเลยวเบน ดวยกำรยงรงสเอกซ (คลน) กบ ล ำอเลกตรอน (อนภำค) ผำนผลก ตำมรปดำนซำยมอ
21
ลวดลำยกำรเลยวเบน เหมอนกนทงสองกรณ
![Page 18: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/18.jpg)
ฟสกสของอะตอม
• โครงสรำงพนฐำนของอะตอมประกอบดวย นวตรอน โปรตรอน และอเลกตรอน โดยอเลกตรอนจะโคจรรอบนวเคลยส
23
![Page 19: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/19.jpg)
• อะตอมเปนองคประกอบพนฐำนของสสำรทกชนดทประกอบขนเปนวสด ดงนนในกำรศกษำโครงสรำงของอะตอม ท ำใหเรำสำมำรถเขำใจพนฐำนตำงๆของธรรมชำต
• แบบจ ำลองอะตอม มลกษณะซบซอน และตองใชทฤษฎควอนตมมำอธบำย เชน ทมำของสเปกตรมของอะตอม กระบวนกำรๆสรำงรงสเอกซ และกำรสรำงแสงเลเซอร
24
![Page 20: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/20.jpg)
สเปกตรมแบบเสน
• ในเรองของคลนแมเหลกไฟฟำ ถำประจทเคลอนทดวยควำมเรงจะท ำใหเกดคลนแมเหลกไฟฟำออกมำรอบๆ ซงประจดงกลำวเกดขนทผวดวงอำทตย
• สเปกตรมทมลกษณะตอเนองตลอดทกควำมยำวคลน วำ สเปกตรมแบบตอเนอง
25
![Page 21: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/21.jpg)
• อยำงไรกตำมเรำสำมำรถวดสเปกตรมของแสงทเปลงออกมำจำกอะตอมของธำตตำงๆไดเมอธำตน ำท ำใหอยในสถำนะกำซ หรอกำซรอนท ำใหสเปกตรมทเกดขน มลกษณะเปนเสน เรยกวำ สเปกตรมแบบเสนทมควำมเฉพำะตำมโครงสรำงอะตอมของธำตนนๆ
• ดงนนกำรศกษำโครงสรำงอะตอมสำมำรถดไดจำกสเปกตรมแบบเสนจำกกำรดดกลนพลงงำนโฟตอน และกำรคำยพลงงำนคลนแมเหลกไฟฟำ 26
![Page 22: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/22.jpg)
แบบจ าลองอะตอมของโบร
• นลส โบร นกฟสกสชำวเดนมำรก เปนผ เสนอแบบจ ำลองอะตอมคนแรกทสำมำรถน ำมำใชอธบำยสเปกตรมแบบเสนของอะตอม
27
![Page 23: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/23.jpg)
1. ตำมแบบจ ำลองอะตอมของโบร อเลกตรอนจะอยทชนพลงงำนทมคำไดเฉพำะเพยงบำงคำเทำนน โดยในสภำวะสมดลอเลกตรอนจะเคลอนทโคจรรอบอยนวเคลยสโดยไมมกำรสญเสยพลงงำน และเรยกระดบชนพลงงำนเหลำนวำสถำนะคงท ระบดวยตวเลขจ ำนวนเตม n หรอ เลขควอนตม โดยทชนในสดมคำ n=1 และมพลงงำนต ำสด
2. กำรดดกลนหรอปลดปลอยพลงงำนของอะตอมเกดจำกกำรกระโดดของอเลกตรอนจำกระดบชนพลงงำนหนงไปยงระดบชนพลงงำนทตำงออกไป ในกรณของกำรดดกลนแสง อเลกตรอนจะดดกลนพลงงำนโฟตอนแลวท ำใหเปลยนสถำนะจำกไปยงชนทมพลงงำนสงกวำ
3. ในกรณของกำรปลดปลอยแสง อเลกตรอนจะคำยพลงงำนโฟตอนแลวท ำใหอเลกตรอนเปลยนจำกสถำนะพลงงำนชนสงมำยงชนระดบพลงงำนทต ำกวำ
28
![Page 24: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/24.jpg)
• แบบจ ำลองอะตอมของโบรจะแบงออกเป นสถ ำนะพ น แล ะสถ ำนะ กระตน น นคอ ถำ n=1 เรยกวำสถ ำนะพ น
• สถ ำนะกระตนท 1 นนคอ n=2
• สถ ำนะกระตนท 2 นนคอ n=3
• จ ำกแบบจ ำลองอะตอมของโบรเรำส ำม ำรถค ำนวณหาคว ำมถแสง (โฟ ตอน) ทอะตอมสามารถดดกลนหรอปลดปลอยออกม ำ ดงน
โดยท f และ i มควำมหมำยถง สดทำย (final) และ เรมตน (initial)
ในกรณของ i < f จะเปนกระบวนกำรดดกลนแสง และ กรณท i > f เปนกระบวนกำรปลดปลอยแสง
29
ifphoton EEhfE
![Page 25: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/25.jpg)
• ถำโฟตอนกระทบอะตอมของธาตชนดหนง แลวท าใ ห อเลกตรอน• ของอะตอมเปลยนสถาะนะจากสถานะพน
ไปยงระดบพลงงานกระตนทสอง (n=3) จงหาความถของโฟตอนท ตกกระทบถา
E1 = -5.6 eV และ E3 = -1.6 eV
– วธคด• ใหหาความถโฟตอนจาก hf = E3-E1 ในหนวย SI
30
![Page 26: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/26.jpg)
สเปกตรมของไฮโดรเจนอะตอม
• อะตอมของไฮโดรเจน มโครงสรำงทมควำมซบซอนนอยทสดเนองจำกเปนธำตแรกในตำรำงธำต ตำมแบบจ ำลองอะตอมของโบร ระดบพลงงำนในแตละชนสถำนะสำมำรถค ำนวณไดจำก
31
2
6.13
nEn
มหนวยเปน eV
![Page 27: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/27.jpg)
• ทระดบพลงงำนท n = จะมคำเปนศนย ซงหมำยควำมวำเปนระดบชนพลงงำนนทอเลกตรอนสำมำรถหลดไดพอด
• พลงงำนทตองใชในกำรท ำใหอเลกตรอนทโคจรในชนสถำนะพนหลดออก เรยกวำ พลงงำนไอออไนเซชน (ionization) มคำเทำกบ
32
6.13)1
6.13(0
21 EEEioneV
![Page 28: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/28.jpg)
• ตวอยำงท 1 จงค ำนวณหำ (ก) พลงงำนของโฟตอนหนงตวทมควำมถ6.0x1014 Hz และ (ข) ถำไฟฉำยทมก ำลง 1 Watt ฉำยแสงทควำมถน จะมโฟตอนทงหมดกตวตอวนำท– วธคด
• (ก) จำกพลงงำนของโฟตอน E=hf ท ำใหเรำสำมำรถหำพลงงำนของโฟตอนหนงตวได
• (ข) ก ำลงของไฟฉำย 1 วตตใหพลงงำน 1 จลในหนงวนำท แตเนองจำกโฟตอนหนงตวใหพลงงำน = 4 x 10^-19 จล (ลองใหท ำเปนหนวย eV) ดงนนจ ำนวนโฟตอนทท ำใหเกดพลงงำน 1 J จะมคำเทำกบ N = 1/(4x10-19) ในหนงวนำท
17
![Page 29: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/29.jpg)
• ตวอยำงท 2 โฟตอนทมควำมยำวคลน 400 และ 700 นำโนเมตรจะมพลงงำนเทำไรในหนวย eV
– วธคด• หำพลงงำนโฟตอนจำก E = hf ในหนวยจลกอน โดยควำมถ f หำไดจำกอตรำเรวแสงตอควำมยำวคลน c = f
• แปลงเปนหนวย eV ดวยกำรน ำเอำ 1.6x10^-19 J ไปหำร
18
![Page 30: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/30.jpg)
• ตวอยำงท 3 แสงสมวงควำมยำวคลน 400 nm ตกกระทบโลหะหนงทมฟงกชนงำน 2.6 eV จงหำพลงงำนจลนสงสด (K.E.max) ของโฟโตอเลกตรอนทหลดออกมำ – วธคด
• เรำสำมำรถหำพลงงำนจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอนไดจำก K.E.max = hf -
19
![Page 31: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/31.jpg)
ฟสกสนวเคลยร
• องคประกอบของนวเคลยส ประกอบดวยอนภำคสองชนด คอ โปรตรอนและ นวตรอน โดยทโปรตรอน มคณสมบตเปนประจบวกทำงไฟฟำ และนวตรอนมคำเปนกลำงทำงไฟฟำ
34
![Page 32: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/32.jpg)
• มวลของโปรตรอน mp มคำเทำกบ 1.0073 u
• มวลของนวตรอน mn มคำเทำกบ 1.0087 u
• โดยท 1 u มคำเทำกบ 1.6605 x 10-27 kg เรยกวำ unified
atomic mass unit
• มวลของอเลกตรอน me มคำเทำกบ 9.1 x 10-31 kg ซงเบำกวำมวลของโปรตรอนและนวตรอน ถง 1800 เทำ
35
![Page 33: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/33.jpg)
สญลกษณนวเคลยร
• สญลกษณนวเคลยรเปนกำรบอกจ ำนวนอนภำคพนฐำนของอะตอมในแตละธำตประกอบดวย สญลกษณธำต(X) เลขมวล (A) และ เลขอะตอม (Z)
• เลขอะตอม Z จะใชบอกถงจ ำนวนโปรตรอนในนวเคลยสเพยงอยำงเดยว
• เลขมวล A จะใชบอกจ ำนวนโปรตรอนรวมกบนวตรอน
36
![Page 34: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/34.jpg)
• ดงนนจ ำนวนนวตรอน (N) จงหำไดจำกผลตำงระหวำงเลขมวล กบเลขอะตอม
• โดยปกตแลวจ ำนวนโปรตรอน จะเทำกบจ ำนวนนวตรอน• ถำอะตอมของธำตใดๆมควำมเปนกลำงทำงไฟฟำ จ ำนวนโปรตรอนกบจ ำนวนอเลกตรอนจะมคำเทำกน
• ไอโซโทปของธำต หมำยถง ธำตเดยวกนทมจ ำนวนโปรตรอนเทำกนแตมจ ำนวนนวตรอนทแตกตำงกน เชน ไอโซโทปของ ธำตคำรบอน คอ ซงมจ ำนวนนวตรอน 8 ตว
37
ZAN
C12
6
C14
6
![Page 35: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/35.jpg)
• คณสมบตทำงนวเคลยรจะขนอยกบปรมำณของโปรตรอน และนวตรอนใน นวเคลยส และ ควำมมเสถยรภำพของอะตอม เชนกำรสลำยตวของอนภำคในนวเคลยส
• จงหำจ ำนวนนวตรอนของเหลก
• จงหำมวลรวมของนวเคลยสของธำตฮเลยม ( ) และของธำตคำรบอน ( )
38
Fe56
26
He4
2
C12
6
![Page 36: ฟสกสิ์ย คใหม องต้น่เบื ิ์อะตอม · 2017-04-04 · •นีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชำวเดนมำร์ก](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022041815/5e5a1efcba3cf74d3a2cbec4/html5/thumbnails/36.jpg)
กระบวนการสลายตว
• ขนตอนกำรสลำยตวของสำรกมมนตภำพรงส เรยกวำ กระบวนกำรสลำยตว(decay process) ซงมเกดขนไดทงหมด 4 ประเภทแบงตำมชนดของรงสทเกดขนระหวำงกำรสลำยตว– กระบวนกำรสลำยตวแลวใหรงส แอลฟำ ()– กระบวนกำรสลำยตวแลวใหรงส เบตำ (-)– กระบวนกำรสลำยตวแลวใหรงส โพซตรอน (+)– กระบวนกำรสลำยตวแลวใหรงส แกมมำ ()
รงสแกมมามสมบตเปนคลนแมเหลกไฟฟา
39