ฟิสิกส์อะตอม

จาก วิกิตำรา
ข้ามไปยัง: บอกทาง, ค้นหา

การทดลองของครูกส์[แก้ไข]

เป็นการทดลองเพื่อแสดงให้เห็นถึงอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ

การทดลองของทอมสัน[แก้ไข]

เป็นการทดลองเพื่อหาค่าของประจุต่อมวลของอิเล็กตรอน โดยการใช้หลอดรังสีแคโทด

หลอดรังสีแคโทเป็นอุปกรณืทีมีส่วนประกอบที่ใช้ในการหาค่า 2 ส่วนคือ

  1. ส่วนเร่งอิเล็กตรอน เป็นส่วนที่ใช้ความต่างศักย์เร่งประจุอิเล็กตรอน
  2. ส่วนกรองความเร็ว ซึ่งมีสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า

ส่วนเร่งอิเล็กตรอน[แก้ไข]

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

ส่วนกรองความเร็ว:หาอัตราเร็วของอิเล็กตรอน[แก้ไข]

เมื่ออิเล็กตรอนวิ่งผ่านสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเป็นเส้นตรงแสดงว่าแรงของสนามแม่เหล็กเท่ากับสนามไฟฟ้าจึงหักล้างกันพอดีศูนย์



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


ค่าของ E และ B เป็นค่าของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่จ่ายเข้าไปจึงทำให้สามารถหาความเร็วของอิเล็กตรอนได้

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

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}

การทดลองหยดน้ำมันของมิลลิแกน[แก้ไข]

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}

การแผ่รังสีของวัตถุดำและค่านิจของแพลงค์[แก้ไข]

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


E = nhf


แหล่งข้อมูลอื่น[แก้ไข]

w
วิกิพีเดีย มีบทความเกี่ยวกับ :