Igorpen espektroak
Enviado por Chuletator online y clasificado en Física
Escrito el en vasco con un tamaño de 8,83 KB
COMPTON EFEEKTUA: Comptonen esperimentuek ere erradiazioaren
Izaera korpuskularra berretsi zuten. Comptonek X izpi-sorta bat jaurti zuen
Grafitozko pieza bat erasotzen, eta dispertsatutako erradiazioa behatu zuen
(tita) angeluaren mende. Comptonek behatu zuenez, dispertsatutako
Intentsitatean bi uhin-
luzera daude dispertsio-angelu bakoitzerako: Bata
Uhin-luzera erasotzailea bera da, eta bestea, uhin-luzera handiago bat.
Erradiazio gehigarriaren uhin-luzera dispertsio-angeluarekin handiagotzen da,
Ondoko lege esperimentalaren arabera: (landa)’-(landa)=(landa)c(1-cos(tita)). Hemen,
(landa) uhin erasotzailearen uhin-luzera da, (landa)’ argi dispertsatuarena,
(tita) dispertzio angelua eta (landa)c=0,0243ºA, Comptonen uhin luzera
Deiturikoa. Fenomeno hori elektromagnetismo klasikoak ezin dezake azaldu.
Ikuspuntu klasiko batetik, atomo mota batzuen elektroi bat azter daiteke
(grafitoarena kasu honetan) X izpien eremu elektriko oszilakorraren menpean
Dagoen osziladore behartu baten gisara. Teoria elektromagnetikoaren arabera,
Egoera egonkorrean, elektroi azeleratuek erradiazio elektromagnetikoa igortzen
Dute, baina igorritako erradiazioaren maiztasuna kanpo-indarraren maiztasun
Bera da. Orduan, zelan azaldu erasoko erradiazioak eta dispertsatuak, maiztasun
Ezberdinak izatea? Hau ulertu ahal izateko, X ispiak fotoi-
Multzotzat
Kontsideratu beharra dago eta, era berean, prozesua kolisiotzat, fotoien eta
Piezaren elektroi kuasiaskeen artekoa. Fotoi batek pausagunean dagoen elektroi
Batekin elastikoki talka egiten duenean, elektroiak energia zinetikoa lortzen
Du, eta fotoiak energia galtzen du beti. Hori dela eta, fotoi dispertsatuari
Dagokion uhin luzera fotoi erasotzailearena baino handiagoa da (energia
Gutxiago). Kolisio bat aztertzeko, partikulen energia ez ezik momentu lineala
Ere kontuan hartu behar da. Beraz, fotoi bakoitzaren momentu lineala ezagutu
Behar dugu. Elektromagnetismo klasikoaren arabera, erradiazio batek E energia
Ematen du, azalera eta denbora unitateko, eta gainera, p=E/c momentu lineala
Ematen du, azalera eta denbora unitateko. Arrazoi horregatik, fotoiari momentu
Lineal bat elkartuko zaio, fotoiaren propagazioaren norabideaz eta honako
Moduluaz: p=E/c=hf/c=h/(landa). Esperimentua ebazteko, momentu linealaren eta
Energiaren kontserbazioaren printzipioak erabiltzen dira. Demagun
Dispertzatutako argiaren eta sorta erasotzailearen norabideen arteko angelua
(tita) dela, eta dispertzatutako argiaren uhin luzera kalkulatu nahi dugula.
Horretarako, norabide horretan dispertsatzen den fotoi baten energia kalkulatu
Behar dugu. Hurrengo irudiak fotoi baten dispertzio-prosezua erakusten du*.
Talka elastiko horretan, hasierako momentu lineal totala fotoiarena da.
Fotoiaren hasierako energia, E=hf da eta elektroiaren hasierako energia
Zinetikoa, pausagunean, zero da. Talka gertatu ondoren, fotoiak energia galdu
Egiten du, eta elektroiak energia zinetikoa irabazi. Momentu linealaren eta
Energiaren kontserbazioek honako hau betetzen dute:
Ez=E-E’=hc/(landa)-hc/(landa)’; peª=pª-p’ª; pex=h/(landa)-h/(landa)’cos(tita),
Pex=-h/(landa)’sin(tita). Dispertsatutako fotoiak E’=hf’ energia eta p’ª momentu
Lineala dauzka. Kolisioa gertatu eta gero, elektroiiak peª momentu lineala eta
Ez energia zinetikoa dauzka. Azken energia horri elektroiaren aldaratze-energia
Ere deitzen zaio. Aurreko ekuazioak zehazki ebazteko, energiaren eta momentu
Linealaren arteko erlazio erlatibista erabili behar da, eta horrela, argi
Dispertsatuaren uhin-luzeraren aldaketarako, ondoko adierazpena lortzen da:
(landa)’-(landa)=h(1-cos(tita))/mec. Ekuazio horretatik deduzitzen denez, hau
Da Comptonen uhin luzera: (landa)c=h/mec. Bete betean egiaztatzen du balio
Esperimentala. Adierazpen horrek, gainera, metodo berri bat ematen du, Plancken
Konstantea kalkulatzeko. Laburbilduz, Fisika klasikoan efektu fotoelektrikoa
Eta Compton efektua esplikatzerakoan dituen ezintasunak gainditzeko, kontuan
Hartu behar da erradiazio elektromagnetikoa ez dela uhin gisa portatzen
Bakarrik. Materiarekin ematen diren elkarekintza-prozesuetan erradiazioa
Partikula-multso gisa portatzea gerta daiteke. Partikula-multzo horiek fotoiak
Dira eta energia eta momentu lineala garraiatzen dute. Fotoiak eta materia
Elkar trukatu ahal dira energiaren eta momentu linealaren kontserbazioaren
Printzipioak jarraituz.///BOHREN EREDUA HIDROGENO ATOMORAKO: XX.Mendearen hasieran,
Fisikaren arazo nagusietako bat izan zen materiaren egonkortasuna nola azaldu.
Rutherforden esperimentuek argi erakusten zuten atomoak nukleo bat zeukala eta
Elektroiak inguruan zeudela: nukleo txikia, masiboa eta positiboki kargatuta,
Eta elektroiak, berriz, nukleoa baino askoz arinagoak eta nukleoaren inguruan
Orbitatzen. Baina atomoaren eredu hori, elektroiak nukleoaren inguruan orbita
Zirkular edo eliptikoetan biraka dituena, ez-egonkorra da Fisika klasikoaren
Ikuspegitik. Elektromagnetismo klasikoak dioenez, edozein karga azeleratuk
Erradiazio elektromagnetikoa igortzen du eta, beraz, energia galduko du. Fisika
Klasikoaren arabera, ibilbide zirkular bat jarraitzen duen elektroi batek
Erradiazioa igorri eta energia galdu egiten badu, bere ibilbidearen erradioa
Gutxituz joango da, elektroiak nukleoarekin talka egingo lukeen arte. Halere,
Atomoak egonkorrak dira. Gainera, deskarga elektriko batez, gas baten atomoak
Kitzikatu ondoren, des-kitzikatzen direnean, argiaren uhin-luzera konkretu eta
Espezifiko batzuk igortzen dituzte (atomo bakoitzaren ezaugarri) eta ez dute
Igortzen teoria klasikoak adierazten duen modu jarraituan. Kitzikatutako gas
Batek igortzen dituen uhin luzera multzoa igorpen-
Espektroa deitu ohi da.
Igorpen-espektroa atomo motaren ezaugarri espezifikoa denez, kitzikatutako gas
Batean elementu baten presentzia egiaztatzeko erabiltzen da.
Igorpen-espektroaren lerro bakoitzari energia zehatz baten fotoiak dagozkio.
Espektro batean maiztasun espezifikoak agertzen direnez, kitzikatutako atomoak
Ez du bere energia modu jarraituan galtzen, kantitate definituez baizik. Eta
Kantitate horien balioa honakoa da: (delta)E=h·f hemen, f atomo baten
Igorpen-espektroaren maiztasunetako bat da. Igorpen-espektroan agertzen diren
Maiztasun diskretuak azaldu ahal izateko modurik sinpleena hau da: Atomo batean
Elektroien energiek ezin dezakete edozein balio eduki, baizik eta zehazki
Definitutako balio diskretu batzuk, hots, E1, E2,…EN. Esan ohi denez,
Elektroiaren energia kuantizatuta dago. Energia txikieneko egoerari oinarrizko
Egoera deitzen zaio. Horrek baino energia handiagoa duten egoerei egoera
Kitzikatu deitzen zaie. Elektroiak fotoi bat igortzen du, energia handiagoko
Egoera batetik beste energia txikiagoko egoera batera pasatzen denean. Fotoi
Horren energia bi egoeren energien arteko diferentzia da: h·f=EH-EF*. Atomo
Hidrogenoideen egitura eta euren igorpen-espektroa azaldu zituen lehen teeoria
Bohrek sortu zuen (atomo hidrogenoideak elektroi bakar bat dutenak dira).
Bohren ereduak ondoko postulatuetan du oinarria: 1)Atomo hidrogenoide batean,
Elektroiak nukleoaren inguruan, ibilbide zirkular egonkorretan orbitatzen du,
Energiarik erradiatu barik. 2)Ibilbide posibleetan, elektroiaren momentu
Angeluarra h Plancken konstantearen multiplo oso bat da. 3)Kitzikatutako atomo
Batek energia igortzean, fotoi bat igortzen du, eta fotoiaren energia hasierako
Eta amaierako egoeren energien arteko diferentzia da. Orain, Bohren ereduak
Iragartzen dituen igorpen-lerroak aztertuko ditugu. Elektroiaren ibilbide
Zirkular baterako, Newtonen legea honela idazten da: mvˆ2/r=Zeˆ2/4(Pi)E0rˆ2;
Zeˆ2/m4(Pi)E0r hemen Z zenbaki atomikoa da. Hemendik deduzitzen denez, orbita
Zirkular baterako,energia oso modu sinpleaz kalkula daiteke:
E=1mvˆ2/2-Zeˆ2/4(Pi)E0r=-Zeˆ2/8(Pi)E0r. Momentu angeluarraren kuantizazioaren
Arabera, orbita zirkularraren erradioak balio partikular batzuk baino ezin
Ditzake hartu: Ln=mrv=nh; rˆ2vˆ2=nˆ2hˆ2/mˆ2; rˆ2Zeˆ2/m4(Pi)E0r=nˆ2hˆ2/mˆ2; r=nˆ2hˆ24(Pi)E0/Zeˆ2m.
Erradioaren balio bikoitzari energiaren balio posible bat dagokio. Beraz,
Bohren ereduaren arabera energia posible bakarrak honakoak dira:
En=-1Zˆ2eˆ4m1/2(4(Pi)E0)ˆ2hˆ2nˆ2=-13.6Zˆ2eV/nˆ2. Hemendik ondorioztatzen denez,
Hidrogenoaren igorpen-espektroan ondoko maiztasunak agertzen dira:
F=En-En’/h=Zˆ2eˆ4m/8E0ˆ2hˆ3(1/nˆ2’-1/nˆ2) non n>n’. Bohren teoria horrek
Bete betean azaltzen ditu Hidrogeno atomoaren igorpen espektroaren oinarrizko
Ezaugarriak. Hala ere, zehatzago aztertuz froga daiteke, espektroan agertzen
Diren lerro batzuk beste lerro finago batzuen gainezarmena direla, hau da,
Egitura fina deiturikoa. Bohren ereduak ez du azaltzen egitura fin hori.
Bestalde, Bohren eredua sistema fisiko berezi horri dagokio, hots, atomo
Hidrogenoideari, eta beste atomo batzuetara orokortzea ez da berehalakoa.///