Energiaszintek - fizikai módszer
Összegzés
Ebben a leckében megvizsgáljuk az atom energiaszintjeit. Valóban, minden atomnak van energiája, és ezt ábrázolni tudjuk (és egyidejűleg számításokat is készíteni).
Mielőtt elkezdenénk, egy fontos TREEEEEEEES megjegyzést teszünk.
Ebben a fejezetben gyakran beszélünk a frekvenciáról, amelyet f (f a frekvenciához írunk).
De ehhez a fejezethez a könyvek nem az f frekvenciát, hanem az értéket jegyzik
Ez a „meztelenül” kiejtett betű úgy néz ki, mint egy v, de megdöntött, és a végén felemeljük a tollat. A probléma az, hogy ez a betű úgy néz ki, mint egy v, és összekeverhetjük a sebességgel (főleg, hogy ebben a fejezetben a fénysebességről fogunk beszélni ...).
Tehát még az órákon is teljesen lehetséges, hogy a tanárod megjegyzi a gyakoriságot, de mi ezt f (ami sokkal logikusabb).
Ha azonban az állításban meg van jelölve, akkor ezt tiszteletben kell tartania, és nem azt kell írnia, hogy f ... alkalmazkodnia kell az állításhoz !
Ezen előzetes megjegyzés után térjünk rá a lényegre !
Az atom energiadiagramja így néz ki:
Ez is megvan:
Számos megjegyzést tehetünk már:
- minden vízszintes vonal megfelel egy energiaszintnek. Ez az energia eV-ban van (elektronvolt) de a később látni kívánt képletekben abszolút Joule-ban kell szerepelnie !
Az ábrán eV-be tesszük, hogy "szép" számok legyenek, mivel körülbelül 0 és -20 között láthatja. Ha Joules-ben indultunk volna, akkor 10-19 lett volna, ami nem nagy ...
Felidézzük, hogy 1 eV = 1,6 × 10 -19 J (ezt nem szabad fejből megtanulni, általában a nyilatkozatban idézzük fel).
- másképp, a legalacsonyabb energiaszintet alapállapotnak, a többi szintet gerjesztett állapotnak nevezzük. Ne feledje ezt, mert az energiaszintek nevét gyakran kérdezik. !
Az alapállapot annak az állapotnak felel meg, ahol az atom nyugalmi állapotban van.
- észrevette, hogy ezeknek a szinteknek neve van: E0, E1, E2 stb. Először tudd meg, hogy az alapállapot nem feltétlenül E0, nagyon is lehet E1 (az állításoktól függ).
A példában az E4-re mentünk, de nagyon jól lehet menni az E5-re, az E6-ra stb ... ->
- van egy speciális szint, amely E∞, ami 0 eV-nak felel meg. Ezt nevezzük ionizációs állapotnak (erről bővebben később). Ami fontos, hogy 0 eV-nak felel meg, tehát más szintek energiája ... negatív, ahogy a diagramon látja !
Ennek oka az a tény, hogy az atom elektronjait vesszük figyelembe, amelyek a mag körül forognak (további részletekért lásd az atomokról szóló fejezetet), és amelyek negatívak (erről rögtön beszélünk).
Néha azonban előfordul, hogy van egy diagramunk pozitív energiákkal, ez nem változtatja meg azokat a számításokat, amelyeket később látni fogunk.
- végül az atom energiája számszerűsítve. Ez azt jelenti, hogy az atom csak bizonyos specifikus energiaértékeket vehet fel, amelyek megfelelnek a diagram energiaszintjeinek. Tehát a példában az atom energiája -7,2 eV vagy -8,5 eV lehet, de nem -7,8 eV, mert nincs energiaszint -7,8 eV !
Nagyon gyakran a kontrollban vagy a bac-ban megkérik, hogy magyarázza el, mit jelent az energia számszerűsítése. Ezután válaszolnia kell arra, hogy egy atom energiája csak bizonyos számú értéket vehet fel, amely megfelel az energiaszinteknek.
Most, hogy megláttuk ezeket a jellemzőket, beszéljünk egy kicsit a fotonokról, mielőtt látnánk ennek a diagramnak az értékét.
A foton egy hullám (vagy sugárzás) részecskéje. A fény például fotonokból áll.
Ezeknek a fotonoknak van egy bizonyos E energiájuk, amely a hullám frekvenciájától vagy a sugárzástól függ (amit f meg fog jegyezni, de amit gyakran megjegyeznek).
Megvan a kapcsolat:
amelyet a következő formájú könyvekben talál:
h Planck állandója, h = 6,63 × 10 -34 J.s (fejből nem ismeretes, az állításban megadva)
f a hullám frekvenciája (Hz-ben)
E a foton energiája (figyelem Joules-ban . , nem eV-ben ...)
Ezt a képletet feltétlenül tudni kell .
De képesek leszünk egy kicsit átalakítani
Valóban, a hullámokról szóló fejezetben azt láttuk, hogy ha megjegyezzük c a fény sebességét egy vákuumban, λ a hullámhosszat és T a periódust (T = 1/f mellett), akkor:
A fenti képlet helyettesítésével a következőket kapjuk:
Ezt a 2. képletet is fejből kell megtanulni! (még akkor is, ha megtalálja a most bemutatott kis bemutatóval).
Ebben a képletben E és h megegyezik az előzőekkel.
c a fény sebessége vákuumban (3,00 × 10 8 m.s -1)
λ a hullám hullámhossza (méterben).
Tehát két képletünk van a foton energiájára. Ahhoz, hogy tudjuk, melyiket használjuk, minden attól függ, hogy mi van, vagy mit keres a nyilatkozatban !
Ha megvan a frekvencia, akkor az 1. képletet fogja használni. Ha megvan a hullámhossza, akkor a 2. képletet használja.
Ugyanígy, ha a frekvenciát kérik, akkor az 1. képletet használja, ha a hullámhosszt kéri, akkor a 2. képletet használja.
De mire fogják használni ezeket a fotonokat? ?
Energiaátalakulások
Amint az imént láttuk, a foton egy bizonyos energiának felel meg. Ezzel szemben az energia megfelel egy fotonnak.
Az elképzelés az, hogy van egy elektronunk, amely energia szinten van. Ez az elektron (az ábrákon piros színnel) képes lesz áttérni egy másik szintre, bármilyen szintre (ezt nevezzük energiaátmenetnek). Ezt az átmenetet egy nyíl valósítja meg: