atomfizika
Atomic fizika származik fordulóján a XIX és XX században a tanulmányok alapján az optikai spektrumok gázok, a felfedezés az elektron és a radioaktivitást. Az első szakaszban a fejlesztési (első negyedében XX században.) Atomfizika foglalkozott elsősorban az a szerkezet azonosításához az atomok és tanulmányozzák annak tulajdonságait. Kísérletek Rutherford-szétszóró részecskéket, és egy vékony fém fólia (1908-1911) vezetett, hogy a bolygókerekes modell atom; Ezt a modellt használva, N. Bohr (1913) és A. Sommerfeld (1915) fejlesztette ki az első kvantitatív elmélete az atom (lásd. Atom). A további tanulmányok az elektron tulajdonságait az atomok és kialakítását eredményezte közepén 20s. Quantum Mechanics - fizikai elmélet leíró törvények mikrokozmosz, és lehetővé teszi mennyiségileg vizsgálja jelenségek, beleértve a mikrorészecskék (lásd Quantum Mechanics.).
Kvantummechanika elméleti alapjait atomfizika. Ugyanakkor, a nukleáris fizika szerepét játssza a „kísérleti terepet” a kvantummechanika. Nézetek és vélemények a kvantummechanika gyakran nincs összhangban a mindennapi tapasztalat, volt pilóta tesztelt atomfizika. Egy példája a híres kísérletek Franck - Hertz (1913) és a Stern - Gerlach (1922); alacsonyabb laknak őket részletesen.
A XX század elején. gazdag anyagot összegyűlt optikai spektrumok atomok. Azt találtuk, hogy minden egyes kémiai elem megfelel egy Line Spectrum, azzal jellemezve szabályos, rendezett elrendezését spektrális vonalak. A kvantummechanika összeköti a megfigyelt minták a spektrum a rendszer energia szintje az atom. 1913-ban, a német fizikus George. Frank és Hertz végzett kísérlet, hogy adott egy közvetlen kísérleti a tényt, hogy a belső energia az atom kvantált, és így csak akkor változtatható diszkréten, azaz. E. bizonyos részeit. Ezek mértük a szabad elektron fordított energia a gerjesztési higany atomok. Beépítés fő eleme - egy evakuált üvegbúra forrasztva három elektród: egy katódot, egy anódot rács (prototípus modern vákuum trióda). A tartály voltak higanygőz nyomás 1 Hgmm. Art. Az elektronok, hogy nem engedélyezte a katód felgyorsulnak a területen a katód és a rács (gyorsító feszültség U), majd lassult területén között a rács és az anód (retardáló feszültség U 1). Az úton a katód felől az anód az elektronok ütköznek higanyt tartalmaz. Feszültség U 1 jelentése sokkal kisebb, mint az U \ tehát taszítja az anód csak kellően lassú elektronok - azok, amelyek elvesztették az energia) miatt rugalmatlan ütközések higannyal atomok. A kísérletben mértük az ereje a anódáram függvényében a gyorsító feszültség U. A kísérleti görbe számos jól megkülönböztethető maximum elválasztva 4,9 V. A görbe alakja magyarázata a következő. U<4,9 В столкновения электронов с атомами ртути являются упругими (возбуждение атомов не происходит), поэтому сила тока плавно нарастает с увеличением U. По достижении значения U = 4,9 В начинаются неупругие столкновения, связанные с возбуждением атомов ртути; в результате сила тока резко падает. При дальнейшем повышении U ток снова нарастает до тех пор, пока напряжение не достигнет 9,8 В, когда электрон оказывается в состоянии возбудить два атома. При достижении 14,7 В электроны способны испытать три неупругих столкновения с атомами ртути и т. д. При напряжении 4,9 В электрон приобретает энергию 4,9 эВ. Таким образом вид кривой 1(10 показывает, что для возбуждения атома ртути необходима энергия, равная 4,9 эВ. Это и есть, очевидно, та самая порция энергии, которой атом ртути обменивается с электроном.
Egy további gondos megtervezése Az ilyen típusú kísérleteket találtam a következő gerjesztési energia szintjét atomok: higany 6.7; 8,3 eV, stb (10,4 eV - ionizációs potenciál) ... Megfigyelés azt mutatja, az emissziós gázok a megjelenése a teljes spektrumot a higany atomok.
Mozgó az elektron az atommag körül lehet hasonlítani az elemi elektromos áram; ez mágneses mezőt hoz létre. A mágneses mezők a különböző elektronok adja ki, hogy egy mágneses mezőt az atom. Annak jellemzőit bevezetett vektor mennyiség úgynevezett mágneses momentuma. Ha az elektronok teljesen kitöltve, vagy hogy a héj (.. 1s, 2s, 2p, stb), a mágneses mezők kiegyenlítik egymást; a mágneses momentumát megfelelő atomokkal nulla.
1922-ben Németországban O. Stern és W. Gerlach végzett kísérlet, amely azt mutatta, hogy a mágneses momentuma az atom kvantált tér. Ezek küldjön egy nyaláb atomok, amelyek mágneses pillanatban keresztül inhomogén mágneses mező és az alakváltozást atomok vizsgáltuk ezen a területen. A mértéke és természete az eltérés az orientációtól függ a mágneses momentum az atom tekintetében a mező irányát. Ha ez a gerenda atomok különböző orientációk a mágneses pillanatok, akkor megfigyelhető, folyamatos szögletes „elmosódott” az eredeti sugár. Kísérletileg, a megfigyelt pontos felosztása a gerenda több gerenda tartalmaz; azt értjük, hogy a mágneses momentuma az atom térben kvantált - annak vetülete a mágneses mező csak bizonyos meghatározott (diszkrét) értékek.
Hivatkozva a eloszlásának eltérése nátrium atomok az inhomogén mágneses tér (amely kaptunk 1930 YG). Ez az eloszlás két jól megkülönböztethető maximumot. Egy nátrium-atom három kitöltött kagyló (1S, 2S, 2p) és egy 3S-elektron. S-elektron felhő elektron gömbszimmetrikus (lásd. Atom), így a mozgás a területén a sejtmag nem eredményezi a mágneses pillanatban. Ahhoz, hogy magyarázza a megfigyelt felosztása egy fénysugár a nátrium atomok két komponensre, el kell fogadnia, hogy az elektron van egy intrinsic mágneses pillanatban, hogy nem jár az elektron a mag körül a mozgás. Ez a mágneses pillanat hagyományosan társított elektron forgó saját tengelye körül, és az úgynevezett spin nyomatékkal (lásd. Spin). A mágneses momentuma az elektron kapcsolódik a mozgást a mag körül, az úgynevezett orbitális impulzusmomentum. Így, abban az esetben, nátrium-atom egymáshoz képest eltolt mind orbitális és centrifugálás pillanatok töltött elektronhéjak; 3s-orbitális impulzusmomentum az elektron nulla, és a spin impulzusmomentum egy elektronsugár vezet hasítása a nátrium atomok inhomogén mágneses mező. Az a tény, hogy van hasító két gerenda, azt jelenti, hogy a spin perdület egy elektron két nyúlványa van az irányt a mágneses mező.
A 30-es években. Századunk kezdődött egy új fejlődési szakaszában az atomfizika. Ezekben az években, világossá vált, hogy a természet a kölcsönhatások felelős folyamatok belül egy atommag és magyarázó stabilitás vagy a radioaktivitás magok teljesen más, mint a kölcsönhatás felelős a folyamatok játszódnak le az elektron héját atomok (lásd. Unity Nature). Ebben a tekintetben, atomfizikától kiosztani egy külön tudományos irányban csatlakozik a kutatás fizika atommagok; A 40-es években. ez a tendencia alakult ki, mint egy független fizikai tudomány - atomfizika. Végül, a 50-es években. a nukleáris fizika leválasztotta irányban kapcsolódó tanulmány taxonómiai és egymásba az elemi részecskék - elemi részecske fizika.
eljárások közé tartoznak: változásai Államok elektronok az atom miatt a külső elektromos vagy mágneses mezők (például, hatása alatt a külső mezők a felosztása a energiaszintek az atomok); abszorpciós és emissziós elektromágneses sugárzás az atomok (lásd spektroszkópia, X-sugarakkal, fotoelektromos hatás, lézerek.); ütközése atomok szabad elektronok, és azt is, hogy más atomok, ionok, molekulák (miatt ütközés elektronok vagy más mikroszkopikus tárgyak atomok lehetnek izgatott elmozdulni gerjesztett állapotból egy kevésbé izgatott, átalakíthatjuk ionok cm elektromos kisülés a gázok.); interakció különböző elektronhéjak atomok, így a képződését molekulák és a kristályok. Mindezen folyamatok miatt elektromágneses kölcsönhatás. A valószínűségeket Ezen folyamatok alapján kerül kiszámításra egy berendezés a kvantummechanika.
Modern atomfizika is vizsgálja a speciális csoport, az úgynevezett üde tartalmaz. Mesoatom adódik egy közönséges atom kicserélésével egyik elektronok müon (μ-), antimesons (π-, K), vagy negatív töltésű antiproton Hyperon (lásd. Hadronok, leptonok). Vannak rendellenes „hidrogénatom” atomok - pozitrónium, muonium, aki játszott szerepét egy proton vagy pozitív töltésű pozitronokat antimuon (μ +). Minden ezek az atomok nem stabilak; azok élettartama által korlátozott az élettartama a részecskék felett vagy e + e- megsemmisülés és pp. Mesoatoms képződött fékezés közben részecskék - a capture negatív töltésű részecskék Coulomb területen atommagok, vagy az elfogó és a pozitron antimuon atomi elektronok. Kísérletekhez különböző kóros atomok nagy érdeklődés, hogy tanulmányozza az anyag tulajdonságaitól és tanulmányozza sejtmagok és elemi részecskék.