Processing Math: Done
To print higher-resolution math symbols, click the
Hi-Res Fonts for Printing button on the jsMath control panel.
No jsMath TeX fonts found -- using image fonts instead.
These may be slow and might not print well.
Use the jsMath control panel to get additional information.
jsMath Control PanelHide this Message

jsMath

5.4 Atomen

FörberedandeFysik

Version från den 5 december 2017 kl. 15.04; Louwah (Diskussion | bidrag)
Hoppa till: navigering, sök


       Teori          Övningar      

Mål och innehåll

Innehåll:

  • Atomen
  • Bohrs tre postulat
  • Energinivåer
  • Laser
  • Stimulerad emission


Läromål

Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:

  • Definiera Balmervåglängderna (Rydbergs formel för väte).
  • Redogöra för Bohrs tre postulat energinivåernas kvantisering.
  • Förklara hur en laser fungerar.
  • Ställa upp och beräkna våglängden vid atomövergångar.

FÖRFATTARE: Göran Tranströmer & Lars-Erik Berg, KTH Fysik

Atomen

Spektroskopin gav att varje grundämne har ett karakteristiskt spektrum. För vissa ämnen (väte, vissa alkalimetaller) var spektrallinjerna regelbundna, lätt igenkännliga serier. Balmer fann för de synliga våglängderna i vätets spektrum att

n=konstn2n2−22

där n är det skal som elektronen exciteras till, n=345 Längre fram i teorin visar vi hur vi kommer fram till detta samband.

Bild:5.4_spektrum.jpg

Balmerserien hos atomärt väte.

Bohrs teori för väteatomen

Uppmuntrad av Plancks framgång med kvantisering kom Bohrs teori för väteatomen (1913). Den innebar att i ett bundet (atomärt) system är energin kvantiserad. Systemets möjliga energitillstånd kan åskådliggöras med ett energinivådiagram, där (i den enklaste modellen) varje nivå tilldelas ett kvanttal n. Genom absorption av elektromagnetisk strålning eller genom kollisioner med omgivande atomer överförs kinetisk energi till elektronen, som exciteras; den motsatta deexcitationsprocessen sker under fotonemission.

Bild:5.4_skal.gif

Runt en proton med laddningen e+ kretsar en elektron med motsatt laddning. Protonens massa är 1836 gånger tyngre än elektronens, så i den enklaste beskrivningen rör sig elektronen i en cirkulär bana runt den stillaliggande (oändligt tunga) protonen.

Banorna kallas skal, och betecknas med bokstäver i alfabetisk ordning inifrån och ut, där det innerska skalet betecknas K. Ett sätt att beteckna hopp mellan skal är att använda det grekiska alfabetet. K betecknar ett hopp som hoppar över noll andra skal, så det är detsamma som ett hopp från L-skalet till K-skalet. betecknar hopp som hoppar över ett skal, så K betecknar ett hopp från M-skalet till K-skalet. L betecknar ett hopp från N-skalet till L-skalet.

På samma sätt betecknar ett hopp som hoppar över två skal, och så vidare.

Bohrs tre postulat

  1. Elektronen kretsar i stabila banor utan att stråla ut energi.
  2. Då elektronen övergår från en stabil bana till en annan stabil bana absorberar eller emitterar den energin <pp:latex>E_i - \,E_f = hf_{if}</pp:latex>
  3. Integralen av elektronens rörelsemängd <pp:latex>p</pp:latex> runt elektronbanan är en heltalsmultipel av <pp:latex> h</pp:latex>. <pp:latex>\oint p\, ds = n\, h</pp:latex>


Mer material kommer

Den här artikeln är hämtad från http://wiki.sommarmatte.se/wikis/forberedandefysik/index.php/5.4_Atomen