8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

1

บทท�� บทท�� 14 14 ฟิ�สิ�กสิอะตอมฟิ�สิ�กสิอะตอม

วิ�ชาฟิ�สิ�กุสิ 2 สิ�าหรั�บวิ�ศวิกุรั วิ�นพัฤห�สิที่�� 8 กุ�มภาพั�นธ์ 2550

เวิลา 9.00 – 12.00 น.

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

2

แบบจำ��ลองอะตอมของทอมแบบจำ��ลองอะตอมของทอมสิ�นสิ�น ปี� 1897 JJ

Thomson พับวิ�าอิ�เล!กุตรัอินเปี#นสิ�วินปีรัะกุอิบในที่�กุๆ สิสิารั

หล�งจากุกุารัค้*นพับอิ�เล!กุตรัอิน กุ!ม�แนวิค้�ดที่��วิ�า ต*อิงม�ปีรัะจ�บวิกุอิยู่.�ในอิะตอิมเพั/�อิที่�าให*ได*ค้วิามเปี#นกุลางที่างไฟิฟิ1า

เน/�อิงจากุอิ�เล!กุตรัอินม�มวิลน*อิยู่มากุ ด�งน�2นมวิลขอิงอิะตอิมสิ�วินใหญ่�อิยู่.�ที่��ปีรัะจ�บวิกุ

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

3

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

4

แบบจำ��ลองอะตอมของแบบจำ��ลองอะตอมของรั�ทเทอรัฟิอรัดรั�ทเทอรัฟิอรัด

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

5

สิเปกตรั�มของอะตอมสิเปกตรั�มของอะตอม

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

6

J.J. Balmer ได*ศ5กุษาสิเปีกุตรั�มขอิงอิะตอิมไฮโดรัเจน พับค้�าสิเปีกุตรั�มม�ล�กุษณะเฉพัาะ และเข�ยู่นสิมกุารัได*เปี#น อิน�กุรัมบารัเมอิรั

2 2

1 1 1

2HR n

2 -11.09678 10 nmHR

3,4,5,....n

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

7

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

8

แบบจำ��ลองอะตอมของบอรัแบบจำ��ลองอะตอมของบอรั ในปี� 1913 น�ลสิ บอิรั ได*

เสินอิแบบจ�าลอิงอิะตอิมขอิงไฮโดรัเจนข52น

อิ�เล!กุตรัอินขอิงอิะตอิมไฮโดรัเจน จะโค้จรัเปี#นวิงรัอิบน�วิเค้ล�ยู่สิ

พัล�งงานขอิงอิ�เล!กุตรัอินในวิงโค้จรั จะเปี#นปีฏิ�ภาค้โดยู่ตรังกุ�บรัะยู่ะห�างขอิงวิงโค้จรักุ�บน�วิเค้ล�ยู่สิ

พัล�งงานขอิงวิงโค้จรัเปี#นแบบ ค้วิอินไที่น

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

9

2

hL mvr n

โมเมนต�มเช�งม�มในแต�ละวิงโค้จรั

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

10

ม�กุารัด.ดกุล/นพัล�งงานเม/�อิอิ�เล!กุตรัอินยู่*ายู่ไปียู่�งวิง โค้จรัที่��ม�ค้�าพัล�งงานสิ.งข52น และค้ายู่เม/�อิยู่*ายู่ลง

มายู่�งวิงโค้จรัที่��ม�ค้�าพัล�งงานต��ากุวิ�าEi

Ef

i fE E hf

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

11

บอิรัสิามารัถค้�านวิณรั�ศม�ขอิงแต�ละวิงโค้จรั และรัะด�บพัล�งงานต�างได*โดยู่

2 2

2

F ma

e vk mr r

พัล�งงานจลนขอิงอิ�เล!กุตรัอินที่��วิ��งอิยู่.�ในแต�ละวิงโค้จรั 2

21 1

2 2

eK mv k

r

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

12

พัล�งงานศ�กุยู่ขอิงอิ�เล!กุตรัอินที่��รัะยู่ะห�าง r จากุน�วิเค้ล�ยู่สิ 2

P.E.= -ekr

พัล�งงานรัวิมขอิงอิ�เล!กุตรัอิน

K.E P.EE 2

2

keE

r

เค้รั/�อิงหมายู่ แสิดงวิ�า อิ�เล!กุตรัอินถ.กุยู่5ดให*ต�ดอิยู่.�–กุ�บอิะตอิม ถ*าต*อิงกุารัแยู่กุอิ�เล!กุตรัอิน ต*อิงให*พัล�งงานเที่�ากุ�บ E

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

13

จากุค้�าโมเมนต�มเช�งม�ม

2

nhvmr

แที่นค้�าลงในสิมกุารัพัล�งงานจลน2 21

2 2 2

nh kem

mr r

2

2n

nr

mke

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

14

ที่�� n = 1 จะได* r1 = 0.529 Å = 0.0529 nm หรั/อิ เรั�ยู่กุวิ�า รั�ศม�ขอิงบอิรั

21nr n r

พัล�งงานขอิงอิ�เล!กุตรัอินขอิงแต�ละวิงโค้จรัหาได*จากุ2

21

1

2n

keE

r n

หรั/อิ 2

13.6eVnE n

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

15

สิเปกตรั�มของอะตอมไฮโดรัเจำนสิเปกตรั�มของอะตอมไฮโดรัเจำน

กุารัที่��อิ�เล!กุตรัอินในอิะตอิมขอิงไฮโดรัเจนวิ��งวินรัอิบน�วิเค้ล�ยู่สิได*โดยู่ไม�แผ่�พัล�งงานน�2น เน/�อิงมาจากุอิ�เล!กุตรัอินเปี#นค้ล/�น

และด*วิยู่เหต�ที่��อิ�เล!กุตรัอินอิยู่.�ในภาวิะที่��ม�พัล�งงานค้งที่��ในวิงโค้จรัพั�เศษหน5�งๆ ด�งน�2นค้ล/�นอิ�เล!กุตรัอินในวิงโค้จรัน�2นๆ ค้วิรัเปี#นค้ล/�นน��ง โดยู่ม�เสิ*นรัอิบวิงขอิงแต�ละวิงโค้จรัเปี#นจ�านวินเต!มขอิงค้วิามยู่าวิค้ล/�น

r

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

16

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

17

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

18

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

19

ก�รัทดลองของแฟิรังค์และเฮ�รัตซ์ก�รัทดลองของแฟิรังค์และเฮ�รัตซ์ ในปี� 1913

Franck และ Hertz ได*ที่�ากุารัที่ดลอิง เพั/�อิพั�สิ.จนที่ฤษฎี�อิะตอิมขอิงบอิรั

โดยู่กุารัสิ�งเกุตกุารัชนชอิงอิ�เล!กุตรัอินกุ�บอิะตอิม

เม/�อิอิ�เล!กุตรัอินถ.กุปีล�อิยู่อิอิกุมาจากุไสิ*หลอิดที่��รั *อิน F จะเค้ล/�อินที่��ไปียู่�งแผ่�น P รัะหวิ�าง F และ P ม� กุรั�ด G กุ� 2นอิยู่.�

20

1

2mv eV

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

20

กุรัาฟิรัะหวิ�าง Ip กุ�บ สิ�าหรั�บปีรัอิที่ ผ่ลต�างรัะหวิ�างสิถานะกุรัะต�*นสิถานะแรักุขอิงปีรัอิที่กุ�บสิถานะพั/2นค้/อิ 4.9 eV

ค้วิามต�างศ�กุยู่ที่��ค้ล*อิงจอิงกุ�บยู่อิดแหลมขอิงกุรัะแสิเรั�ยู่กุวิ�า ศ�กุยู่กุารักุรัะต�*น

(excitation potential) กุารัที่ดลอิงด�งกุล�าวิข*างต*น

ถ5งแม*ค้�อินข*างหยู่าบ แต�แสิดงวิ�าสิถานะน��งเปี#นค้�าๆ ขอิงอิ�เล!กุตรัอินในอิะตอิมม�อิยู่.�จรั�ง

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

21

แบบจำ��ลองอะตอมต�มแบบกลแบบจำ��ลองอะตอมต�มแบบกลศ�สิตรัค์วอนต�มศ�สิตรัค์วอนต�ม

2

2( )

PV r E

m

สิมกุารัชเรัอิด�งเงอิรัหาฟิ?งกุช�นค้ล/�นขอิงอิ�เล!กุตรัอินขอิงอิะตอิมไฮโดรัเจน

2

0

1

4( )

eV r

r

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

22

2 2 2

2 2 2 2 2

2 1 1

2sin ( , , )

sin sinV r E

m r r r r r

ผ่ลเฉลยู่ขอิงสิมกุารัด*านบนจะที่�าให*ได*เลขค้วิอิน ต�ม 3 แบบ ด�งน�2 1. เลขค์วอนต�ม n เรั�ยกว%� เลขค์วอนต�ม

สิ��ค์�ญ (Principal quantum number) ม�ค้�าเปี#นเลขจ�านวินเต!มบวิกุ ใช*บอิกุรัะด�บพัล�งงานเช�นเด�ยู่วิกุ�บแบบจ�าลอิงอิะตอิมขอิงโบรั น��นค้/อิ

4

2 2 20

1

8n

meE

h n

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

23

2 . เลขค์วอนต�ม l เรั�ยกว%� เลขค์วอนต�มโมเมนต�มเชิ�งม(ม (Orbital quantum numberหรั/อิ Angular momentum quantum

number) ค้�าที่��จะเปี#นไปีได*ขอิง l จะต*อิงสิอิดค้ล*อิงกุ�บค้�า n โดยู่ จะม�ค้�าต�2งแต� 0 ถ5ง –1

12

( )h

L l l

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

24

3 . เลขค์วอนต�ม ml เรั�ยกว%� เลขค์วอนต�มแม%เหล*ก (Magnetic quantum number) ค้�าที่��เปี#นไปีได*ขอิง ml ถ.กุกุ�าหนดโดยู่ค้�า l โดยู่ ml จะม�ค้�าต�2งแต� –l, -(l-1),…, 0, (l-1), l รัวิมที่�2งสิ�2น 2 l+1 ค้�า

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

25

8 2550กุ�มภาพั�นธ์ www.geocities.com/chanoknan_banglieng

26