Атомның энергияны сәулелендіруі және жұтуы

Атомның барлық оң заряды түгелімен оның ортасына өте шағын көлемге шоғырланған ядро болады да, оның сыртқы жағында электрондар қозғалып жүреді. Электрон ядродан 10^-10м шамасындай ара қашықтықта айналып жүреді, олай болса ядро атомнан 10⁵ еседей кіші (41.4-сурет).

Мысалы, сутегінің атомдық нөмірі Z=1, ядросының заряды е=1 болса, сонда ядроны айнала қозғалатын электронның саны біреу ғана болады.

Атом құрылысы туралы Резерфорд моделінің елеулі кемшілігі болды. Резерфорд моделінің кемшіліктерін ескеріп дат физигі Н. Бор (1885-1962) 1913 ж кванттық теорияның негізін салды.

1. 
   Атомдық жүйе тек ерекше стационарлық немесе кванттық күйлерде орналаса алады; олардыіһң әрқайсысына белгілі Е₀ энергия сәйкес келеді. Стационар күйде атом электромагниттік толқындар шығармайды.
   
2. 
   Атом бір стационарлық күйден екіншісіне өткенде электромагниттік сәуленің кванты шығарылады немесе жұтылады. Фотонның энергиясы атомның екі стационарлық күйдегі энергияларының айырымына тең:
   

m𝛖r_n =n

m-электронныіһң массасы, 𝛖-электронның жылдамдығы,r_n-орбитаның радиусы,n-бүтін сан.

Әрбір атом шексіз ұзақ бола алатын, энергиясы ең аз стационарлық күйлер қоздырылған деп аталады. Қоздырылған күйлердегі атомдардыңөмір сүру уақыты 10^-8 10^-7. Ядромен электронның ара қашықтығы r болса, онда Кулон заңы бойынша олардың тартылыс күші:

F=

Н ьютонның екінші заңы бойынша ядроны айнала қозғалатын электронға әсер ететін центрге тартқыш күш F= Кулон күшіне тең болады.

Е= - = -

Атом нөмірі n деңгейден нөмірі mдеңгейге өткенде шығарылатын спектрлік сызықтың жиілігі: ν= = R ( - ) ; R= = 3,293 *10¹⁵ с^-1- Ридберг тұрақтысы деп аталады. Атомдардың стационарлық күйлерін көрнекі ету үшін энергетикалық диаграммалар қолданылады. Энергетикалық диаграммада атомның әрбір стационар күйі энергетикалық деңгей деп аталатын горизонталь сызықпен белгіленеді. Энергетикалық диаграмманның ең төменінде орналасқан энергетикалық деңгейге атомның Е₁ энергиялы негізгі күйі сәйкес келеді. Қоздырылған күйлердің энергетикалық деңгейлері негізгі және қоздырылған күйлердің энергияларының айырмасына пропорционал қашықтықта негізгі деңгейден жоғары орналасады.

Атомдардың еріксіз және индукцияланған сәуле шығаруның болатындығын А. Эйнштейн 1917 ж айтқан болатын. Индукцияланған сәуле шығару дегеніміз түскен сәуле әсерінен қозған атомдардың сәуле шығаруы. Бұл сәуле шығарудың ерекщелігі еріксіз сәуле шығару пайда боолатын жарық толқынының жиілігі, фазасы, поляризациясы атомға түсетін толқындыкімен дәлме-дәл, яғни когерентті.

1940 жылы совет физигі В. А. Фабрикант еріксіз сәуле шығаруды электромагниттік толқындарды күшейту үшін пайдалануға болатындығын көрсетті. Еріксіз кванттық ауысулар қазіргі кезде ғылым мен техникада қолдануына байланысты, осы құбылықа негізделген кванттық күшейткіштер мен кванттық генераторлар жасалынды. 1954 жылы совет ғалымдары Н.Г. Басов пен А. Г. Прохоров және оларға тәуелсіз американ физигі Ч. Таунс толқын үзындығы 1,27см радиотолқынның микротолқынды генераторын жасауда индукцияланған сәуле шығаруды пайдаланды және осы еңбектері үшін 1964 ж Нобель сыйлығына ие болды.

Лазер жарық көздерінің ерекшеліктері:

1. 
   Лазерлер ажырау бұрышы 10^-5 рад-ға жуық өте жіңішке жарық шоғын туғыза алады.
   
2. 
   Лазер жарығы монохроматты, когерентті болады.
   
3. 
   Лазерлер ең қуатты жарық көздері болып табылады.
   

Лазерді ғарыш кеңістігінде, вакуумдық материалдарды кептіруге , пісіруге және кесуге, денелердің көлемдік кескінін алуда (галография), аса жоғары дәлдікпен қозғалыстағы нәрселерге дейінгі қашықтықты өлшеуде, химиялық реакцияларды жүргізуде қолданады.

1. 
   Томсон моделінің Резерфорд тәжірибесі негізіндегі қарама қайшылықтары қандай?
   
2. 
   Қандай экспериметік бақылаулар қорытындысы негізінде Резерфорд атомның планетарлық моделін ұсынды?
   
3. 
   Неге альфа бөлшектердің шашырауына атомның теріс зарядты бөлшектерінің айтарлықтай әсері жоқ?
   
4. 
   Егер атомның оң заряды оның бүкіл көлемі бойынша таралған болса, альфа бөлшектер неге үлкен бұрыштарға шашырай алмаған болар еді?
   
5. 
   Классикалық физика заңдарымен Резерфорд ұсынған атом моделінің қандай қарама-қайшылықтары бар?
   
6. 
   Фотоэффект дегеніміз не?
   
7. 
   Фототок дегеніміз не?
   
8. 
   А. Г. Столетов тәжірибесін баяндаңдар.
   
9. 
   Фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуін жазыңдар
   
10. 
    Фотоэффектінің қызыл шекарасы дегеніміз не?
    
11. 
    Фотоэффект құбылысы байқалу үшін қандай шарт орындалуы қажет?
    
12. 
    Фотон дегеніміз не?
    
13. 
    Фотонның негізгі сипаттамаларын атаңдар
    
14. 
    Фотоэлементті қандай мақсатта қолданады ?
    
15. 
    Жарықтың химиялық әсеріне мысалдар келтіріңдер