1 9. előadás vázlata ATOMFIZIKA Atommodellek fejlődése ...

9. előadás vázlata
ATOMFIZIKA
Atommodellek fejlődése
Demokritosz: atom: egy és oszthatatlan
XX. sz. eleje: atom nem oszthatatlan: atommag + (protonok + +neutronok) és elektronok -
A=N+Z
(Ma: elemi építőkövek a kvarkok)
Természetes radioaktivitás:
α sugárzás: He ++ → Z-2, A-4
β sugárzás: e - → Z+1
γ sugárzás: nagy energiájú foton (elektromágneses sug.)
→ a sugárzó anyag más anyaggá alakul
Mengyelejev (1869) periódusos rendszer:
különböző elemek kémiai tulajdonságai a növekvő atomsúly függvényében
periódikusan ismétlődnek
Atommodellek:
1. Thomson (1904) mazsoláspuding
2. Rutherford modellje:
Rutherford kísérlet:
α részecskék áthaladását vizsgálta vékony aranyfólián
tapasztalat: a + töltésű mag kicsi (10 -14 -10 -15 m), itt van
majdnem az egész tömeg
→ atom: parányi naprendszer
(hibája: keringő e — ok gyorsulnak →elektromágneses sugárzást bocsátanak ki
→ nem lehet stabil)
3. Bohr modell: 2 önkényes feltétel:
- Pályafeltétel: csak meghatározott sugarú pályán kering és ittnm sugároz
(energiája állandó)
- Frekvencia feltétel: ha az e - kisebb vagy nagyobb energiájú pályára lép a
kisugárzott ill. elnyelt energia:
E hf ,
E
E n
E m
ahol h=6,62*10 -34 Js a Planck állandó, f a frekvencia
- kísérleti igazolás: 1913-ban, Frank-Hertz kísérlet
A fény kettős természete:
Hullám: interferencia, elhajlás, polarizáció
Részecske: foton, energiája: hf
Fotoeffektus (fényelektromos hatás): fémből alkalmas megvilágítás hatására e - -ok
lépnek ki → áram keletkezik
Einstein (1095):
hf
W
W ki : kilépési munka,
1
2
m v
ki
ahol hf: a foton energiája,
e
2
1
2
m e
v
2
a kilépő elektron energiája
hf h =W ki f h : határfrekvencia, amelynél kisebb frekvenciájú
megvilágításnál a jelenség nem tapasztalható
(1 eV=1,6*10 -19 J)
Fény-nyomás, Compton szórás
1

Az anyag kettős természete:
De Broglie: anyaghullámok:
h
mv
ahol λ hullámhossz, m a test tömege, v a sebessége
RADIOAKTIVITÁS
Atommag: protonok+neutronok (10 -15 m sugarú)
atomi tömegegység:
kötési energia:
fajlagos kötési energia (ε):
E=mc 2
u
12
6
C
12
tömeg - energia ekvivalencia
Radioaktív bomlástörvény:
1,66
t
t
( t)
N (0) e
t
N (0) 2
T
N (0) 0,
T
vagy
10
27
kg
N 5
t
t
( t)
m(0)
e
t
m(0)
2
T
m(0)
0,
T
ill.
m 5
t
t
a(
t)
a(0)
e
t
a(0)
2
T
a(0)
T
0, 5
ahol λ: bomlási állandó [λ]=1/s, T: felezési idő
ln
T
2
kötési osztályrész görbe
a: aktivitás (bomlásra képes atomok száma) a=Nλ [a]=Bq
ε
fúzió
Fe
fisszió Z
Vannak ’stabil’ magok (T >>) és radioaktív magok.
T
1
effektív
T
1
fizikai
T
1
biológiai
Radiokarbonos kormeghatározás: kozmikus sugárzás hatására N 2 -ből 14 C izotóp keletkezik
(T=5500 év), ami táplálékkal, légzéssel az élő szervezetbe beépül, elhalás után viszont
bomlani kezd. Az elhalás ideje a bomlástörvény segítségével meghatározható.
2