KURZUS: Műszaki fizika alapjai

MODUL: X. modul: Foton. Részecske-hullám dualizmus. Kvantumfizika alapjai

27. lecke: Az atomok elektronszerkezete és kémiai tulajdonságai

| Feldolgozandó:
Jegyzet: Az elektron állapotai az atomban, a H atom energiaszintjei Jegyzet: A Frank-Hertz kísérlet Jegyzet: A többelektronos atomok és a periódusos rendszer "Bevezetés az atomfizikába" előadás prezentáció Példatár: 30. lecke Atomfizika
Tanulási célok: A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:
Elmagyarázni, milyen hullámfüggvények jellemzőek a kötött állapotokra. Kimondani az energiaminimum elvét és alkalmazni az atomok energiaszerkezetére. Megadni a H-atombeli elektron energiaszintjeit, és ez alapján a lehetséges kisugárzott és elnyelt fotonok frekvenciáját. Ezzel kapcsolatban egyszerű számítási feladatokat végezni. Ismertetni a Frank-Hertz kísérletet és a belőle levont következtetést. Felsorolni az atom belsejében levő elektron állapotát jellemző kvantumszámokat, megadni, hogy azok az elektron mely tulajdonságával kapcsolatosak és milyen értékeket vehetnek fel. Megfogalmazni a Pauli-elvet és kifejteni, miért van hatással az atomok elektronszerkezetére.
Támpontok a tanuláshoz
A H-atom energiaszerkezetéről szóló levezetés átolvasása fontos, de önálló reprodukálása nem követelmény. Azt viszont fontos, hogy megjegyezze: az elektron hullámfüggvénye olyan állapotot igyekszik felvenni az atomon belül, mely megfelel egy állóhullám állapotnak és az adott körülmények között minimális energiájú. Ez az energiaminimum elv fontos szerepet játszik minden természeti folyamatban, így nemcsak az atomon belüli szerkezet, hanem majd a később tanult molekula- és szilárdtest szerkezetek kialakításában is.
A végeredményként adódó formula a H-atomon belüli elektron energiáját adja meg egy n paraméter függvényében. Ezt a formulát egyszerű számolási feladatokban könnyű felhasználni az elektron állapotváltozásai közti energiakülönbség illetve az eközben kisugárzott vagy elnyelt fotonok frekvenciájának kiszámolására.
A kvantumszámokra vonatkozó információk és a Pauli-elv felhasználásával egyszerű leszámolással megadható, hogy több elektron esetén melyik milyen állapotba kerül.

| Ellenőrző kérdések
1. Atomos hidrogéngázból kis mennyiséget n=5-ig gerjesztünk. Hány vonal jelenik meg összesen ennek a gáznak az emissziós színképében?
| 10
| 20
| 13
| 8
2. Melyik kvantumszám segítségével kvantáljuk az atomi elektronok perdületének egy adott irányba eső vetületét?
| Spin kvantumszám.
| Mágneses kvantumszám.
| Főkvantumszám.
| Mellékkvantumszám.
3. A röntgencsőből kilépő röntgenfotonok nagyobb energiájúak lesznek, ha...
| növeljük a katódsugárcső katódjának a hőmérsékletét.
| növeljük a röntgencsőre kapcsolt feszültség értékét.
| a katódot közelebb visszük az anódhoz.
4. Mekkora hullámhosszúságú foton keletkezik, ha a hidrogénatom elektronja az első gerjesztett állapotból a legmélyebb energiaszintre ugrik?
| 92 nm
| 122 nm
| 521 nm
| 773 nm
5. Röntgensugárzás keletkezik, ha egy sok elektronnal rendelkező atom egyik belső elektronja alacsonyabb energiaállapotba kerül. Határozzuk meg a két energiaszint távolságát, ha az átmenet sorám 0,5 Angsröm hullámhosszú röntgensugárzás keletkezik!
| 13,6 keV
| 24,8 keV
| 5,3 eV
| 35,6 keV
6. Milyen hullámhosszúságú röntgensugárzás keletkezik, ha 50 kV-tal gyorsított elektronok teljes kinetikus energiájúkat elvesztik fékeződéskor?
| 5,23*10-11 m
| 2,48*10-11 m
| 7,12*10-11 m
| 4,98*10-11 m
Ha a lecke feldolgozásában elakad, kérje a tutor segítségét!