Реферат: Элементарные частицы в виде корпускул и волн и модель атома

9,53*10⁴

2,4*10⁴

0,048*10⁴

* Для однозарядных ионов; у многозарядных ионов заряд в кратное число раз больше.

1.3. Кванты излучения

(Оптическое, рентгеновское и радиоактивное излучение)

«Масса» m_ф = Е_ф /с² = h/сλ , Вт*сек³ /см² *.

Энергия E_ф = hv = hc/ λ = eU_ф ; отсюда следует:

, в ; λ[Å]. (2)

Постоянная Планка h = 6,625*10^-34 вт*сек² ; v - частота, Гц; с - скорость света, см/сек; λ - длина волны, см, или Å; vλ = c , U_ф - вольт-эквивалент энергии фотона, в.

Энергия квантов оптического излучения в инфракрасной области равна примерно 10^-3 – 1,5 эв ** , в видимой области 1,5 - 3,3 эв ; в ультрафиолетовой области 3,3 - 10² эв .

Энергия квантов рентгеновского излучения равна 0,1 - 1 000 кэв .

Энергия β - и γ-излучения радиоактивных материалов от 0,01 до 10 Мэв [Со⁶⁰ (γ): 1,33 Мэв, Sr⁹⁰ (β): от 0,6 до 2,2 Мэв, Т³ (тритий) (β) : 0,018 Мэв].

Энергия космических лучей от 10³ до 10¹² Мэв.

2. Представление элементарных частиц в виде корпускул и волн

Основные сведения об элементарных частицах, приведенные в разделе А, могут быть получены с помощью достаточно простых экспериментальных устройств.

2.1. Некоторые экспериментальные методы определения заряда, массы и длины волны электрона

Определение заряда электрона е. Заряд электрона (элементарный заряд) е может быть определен посредством следующего опыта (опыт Милликена). В микроскоп наблюдают за движением помещенной между обкладками конденсатора частицы, заряженной одним или несколькими элементарными зарядами. Как видно из рис. 1, отрицательно заряженная в дуговом разряде капля масла помещается в воздухе между обкладками горизонтально расположенного конденсатора, к которым приложено напряжение. На каплю действуют сила тяжести М g (М - масса масляной капли, g - ускорение силы тяжести) и в противоположном направлении сила со стороны приложенного поля еЕ и сила сопротивления воздуха 6πη _i av , где η _i - коэффициент вязкости воздуха, a - измеренный радиус частиц.

Отсюда для случая равновесия (когда частица неподвижна, v = 0 ) справедливо соотношение

; ; (3)

е [а*сек], М [вт*сек³ /см² ], g [см/сек² ], d [см], U [в], Е [в/см] .

В этом равенстве g, d и U известны.

Рис. 1. Конденсатор Милликена для определения элементарного заряда.

1 - нейтральная капля масла (заряжается в дуге); 2 - падающая положительно заряженная капля масла (заряжается положительно в дуговом разряде или в результате фотоэффекта); 3 - отрицательно заряженная капля масла (отрицательный ион или электрон); 4 - положительно заряженная капля масла (положительный ион); 5 - дуга; 6 - обкладка конденсатора; 7 - источник света.

Масса М частицы может быть найдена, если знать скорость падения частицы v в незаряженном конденсаторе:

M = 6 πη_i av/ g;

Таким образом, из (3) может быть найдена величина элементарного заряда е .

Если каплю масла, находящуюся в равновесии, подвергнуть облучению ультрафиолетовым светом, то вследствие внешнего фотоэффекта она может отдать свой заряд. При этом внезапный подъем или внезапное падение такой частицы в конденсаторе является доказательством квантовой природы заряда, освобожденного светом, и тем самым атомистической природы электричества.

Определение массы электрона m по давлению электронного луча. Величину массы электрона можно определить путем измерения силы, с которой действует электронный луч на электрод в вакууме. Этой силе противодействует измеряемая на опыте сила закручивания нити, на которой подвешен бомбардируемый электронами электрод (рис. 2). При равновесии нити обе силы уравновешиваются. Сила F , с которой действует поток электронов на электрод, равна изменению полного импульса всех электронов, ударяющихся в единицу времени об электрод. Если mv - импульс одного электрона и он полностью передается электроду, то

,

откуда