Upload
ployfeng
View
1.804
Download
19
Embed Size (px)
DESCRIPTION
บทที่ 19 ฟิสิกส์อะตอม
Citation preview
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
1
0บทท 19 ฟสกสอะตอม
19.1 อะตอมและการคนพบอเลกตรอน
สสารโดยทวไปน นจะประกอบดวยอนภาคท เรยกวาอะตอม อยภายใน และแตละ
อะตอมจะประกอบไปดวยอนภาคมลฐานซงไดแก อเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน ซงเรา
จะไดศกษาถงการคนพบอนภาคมลฐานเหลานในหวขอตอๆ ไป
19.1.1 รงสแคโทด การศกษาเกยวกบอะตอมมความกาวหนาอยางรวดเรวหลงจากมการประดษฐหลอดแกว
สญญากาศขนมา หลอดแกวสญญากาศเปนหลอด
แกวกลวงปดสนทภายในมขวไฟฟา 2 ขว คอขว
แคโทดและขวแอโนด ภายในหลอดนจะมแกสอย
นอยมากจนถอวาเปนสญญากาศได ผนงหลอดดาน
ในจะฉาบเอาไวดวยสารเรองแสง ซงจะเรองแสงขน
มาใหเหนเมอมรงสมาตกกระทบ เมอนาหลอดแกวสญญากาศไปตอกบเครองกาเนด
กระแสไฟฟาความตางศกยสงประมาณ 10000 โวลต โดยตอขวไฟฟาลบเขากบแคโทดและ
ขวไฟฟาบวกเขากบแอโนด จะเกดรงสพงออกมาจากขวแคโทด จงเรยกรงสนวารงสแคโทด
19.1.2 การทดลองของทอมสน
ทอมสนพบวารงสแคโทดจะมสมบตทสาคญไดแก
1) เมอนาขวไฟฟาบวกและลบเขาประกบเพมภาย
นอกหลอด รงสแคโทดจะเบยงเบนเขาหาขวไฟฟาบวก
2) เมอนาขวแมเหลกเหนอและใต เขาประกบภาย
นอกหลอด ทาใหเกดสนามแมเหลกพงตดผานหลอดแกว
รงสแคโทดจะเบยงเบนในสนามแมเหลก และทศการ
เบยงเบนเปนไปตามกฎมอซาย
3) เมอนาแผนโลหะบางๆ มาวางกนรงสแคโทด
รงสแคโทดจะไมสามารถทะลแผนโลหะทขวางกน
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
2
4) เมอนากงหนเลกๆ มาวางขวางทางรงสใหรงส
พงเขากระทบกงหน จะทาใหกงหนเกดการหมนตวได
จากสมบตขอท 3) และ 4) ทาใหทราบวาภายในรงสนประกอบไปดวยกอนอนภาคซงม
ตวตน มมวล มโมเมนตม ( ไมใชคลนทไรตวตน ) ดงนนเมอรงสพงชนแผนโลหะทกนจงไม
สามารถทะลแผนโลหะได เมอชนกงหนเลกๆ จะทาใหกงหนหมนตวได
จากสมบตขอท 1) และ 2) ทาใหทราบวาอนภาคภายในรงสแคโทดนมประจไฟฟาเปน
ลบ จงเบนเขาหาขวไฟฟาบวก และเบนในสนามแมเหลกมทศตามกฎมอซาย
อนภาคทมประจเปนลบนตอมาถกเรยกวาอเลกตรอน
ทอมสนอธบายสาเหตการเกดรงสแคโทดวา เมอโลหะทเปนขวแคโทดไดรบพลงงาน
ไฟฟาทมศกยสง จะทาใหอเลกตรอนภายในอะตอมโลหะในขวแคโทดนนหลดออกมา แลว
เคลอนทพงตรงไปยงขวแอโนด (ขวบวก) เกดเปนเสนรงสแคโทดขนมา และจากการทดลองน
ทาให ทอมสนสรปวา ในอะตอมจะตองมอนภาคไฟฟาลบเรยกวาอเลกตรอน เปนองคประกอบ
อยภายใน
นอกจากนทอมสนยงทาการทดลองเพอหาความเรวในการเคลอนทของอเลกตรอนและหา
อตราสวนของขนาดประจตอมวลของอเลกตรอน โดยยงรงสแคโทดซงมอเลกตรอนอยผานเขา
ไปในสนามแมเหลกและสนามไฟฟา อเลกตรอนจะถกแรงกระทา 2 แรง คอ
แรงจากสนามไฟฟา ( F = q E ) และแรงจากสนามแมเหลก ( F = q v B )
หากแรงทงสองมคาเทากนและมทศตรงกนขาม จะทาใหอเลกตรอนจะเคลอนเปน
เสนตรงอยในแนวระดบ และจะไดวา
q v B = q E
v = BE ( แทนคา E = d
V )
v = Bd V
เมอ v คอความเรวอเลกตรอน ( เมตร/วนาท )
B คอความเขมสนามแมเหลกไฟฟา ( เทสลา )
E คอความเขมสนามไฟฟา ( นวตน/คลอมบ , โวลต/เมตร )
V คอความตางศกยทใช (โวลต )
D คอระยะหางของขวไฟฟา ( เมตร )
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
3
1. ถาใชสนามแมเหลกซงมความเขม 3 x 10–3 เทสลา และสนามไฟฟาในทศตงฉากกบสนาม
แมเหลกซงเกดจากการตอแผนโลหะขนานกนสองแผนซงมระยะหางกน 1 เซนตเมตร เขา
กบความตางศกยไฟฟา 600 โวลต เมอยงอนภาครงสแคโทดเขาไปในสนามทงสอง รงส
สามารถเคลอนทไดในแนวเสนตรง ความเรวของอนภาคดงกลาวนจะมคาเทากบขอใด
1. 0.5 x 107 เมตร/วนาท 2. 1.0 x 107 เมตร/วนาท
3. 1.5 x 107 เมตร/วนาท 4. 2.0 x 107 เมตร/วนาท
2. ลาอเลกตรอนมอตราเรว 2.0 x 107 เมตรตอวนาท
เคลอนทในทศทางตงฉากกบสนามแมเหลก ขนาด
3.0 x 10–3 เทสลา ทาใหลาอเลกตรอนเคลอนท
ในแนวโคงดงรป จงหาขนาดของสนามไฟฟาท
จะทาใหอเลกตรอนเคลอนทตรงไปโดยไมเบน
1. 2 x 104 นวตน/คลอมบ 2. 4 x 104 นวตน/คลอมบ 3. 6 x 104 นวตน/คลอมบ 4. 8 x 104 นวตน/คลอมบ
3(En 32) ถาตองการเรงอนภาคมวล 4 x 10–12 กโลกรม ทมประจ 8 x 10–9 คลอมบ จาก
สภาพหยดนงใหมอตราเรว 100 เมตร/วนาท จะตองใชความตางศกยเทาใด
1. 0.025 โวลต 2. 0.4 โวลต 3. 2.5 โวลต 4. 40 โวลต
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
4
4(En43 ม.ค.) อนภาคทมประจไฟฟาหลายอนภาค วงเขาบรเวณทมสนามไฟฟาตงฉากกบ
สนามแมเหลก โดยทศทวงตงฉากกบสนามทงสอง อนภาคทวงไปโดยไมเบนออกจากแนว
เดม จะมปรมาณใดเทากน
1. ประจ 2. อตราเรว 3. มวล 4. อตราสวนประจตอมวล
และเมอยงรงสแคโทดตดสนามแมเหลกอยางเดยว อเลกตรอนจะเคลอนทเปนวงกลม
จาก R = Bq m v
จะไดวา mq = R B
v
เมอ q คอประจของอเลกตรอน 1 ตว (คลอมบ )
v คอความเรวของอเลกตรอน ( เมตร/วนาท )
R คอรศมวงโคจรอเลกตรอน ( เมตร )
m คอวลอเลกตรอน 1 ตว ( กโลกรม )
B คอความเขมสนามแมเหลก ( เทสลา )
จากการทดลองของทอมสน จะได mq
ของอเลกตรอนมคา 1.76 x 1011 คลอมบตอ-
กโลกรม คงทเสมอไมวาจะเปลยนขวแคโทดเปนอะตอมของธาตชนดใดกตาม แสดงวา
อเลกตรอนของธาตทกชนดมอตราสวนของประจและมวลเทากนเสมอ
5. ในการทดลองของทอมสนเพอวดอตราสวน mq ของอนภาครงสแคโทด โดยใชสนาม
แมเหลกสมาเสมอขนาด 1.5 x 10–3 เทสลา รศมความโคงของอนภาครงสแคโทดเทากบ
2610 เซนตเมตร แตถาตอแผนโลหะทงสองซงมระยะหางกน 1 เซนตเมตร เขากบความ
ตางศกยไฟฟา 390 โวลต จะทาใหอนภาครงสแคโทดเคลอนทเปนเสนตรง จงหาอตรา
สวน mq ของอนภาครงสแคโทด
1. 1.48 x 1011 2. 1.73 x 1011 3. 2.00 x 1011 4. 2.16 x 1011
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
5
19.1.3 การทดลองของมลลแกน มลลแกน ( Robert A. Millikan ) ไดทาการทดลองเพอหาประจของอเลกตรอน โดย
ใชหยดน ามนซงมประจไฟฟาใสลง
ไประหวางขวไฟฟาดงรป หยดน า
มนจะถกแรงกระทา 2 แรง ไดแก
1. น าหนกหยดน ามน ( W = m g )
ซงมทศลง
2. แรงของสนามไฟฟา ( F = q E )
ซงมทศขน
หากปรบขนาดของแรงทงสองใหมคาเทากนหยดน ามนจะลอยอยนงได
จาก Fขน = Fลง
q E = m g
n e E = m g ( แทนคา q = n e )
n e = Emg
เมอ q คอประจรวมทงหมดในหยดน ามน ( คลอมบ )
n คอจานวนอเลกตรอน
e คอประจอเลกตรอน 1 ตว = 1.6 x 10–19 คลอมบ
m คอมวลของหยดน ามนทงหมด ( กโลกรม )
E คอความเขมสนามไฟฟา ( นวตน/คลอมบ )
จากการทดลองจะได n e = จานวนเตม x 1.6 x 10–19 คลอมบ
เชน n e = 1 x 1.6 x 10–19 คลอมบ
n e = 2 x 1.6 x 10–19 คลอมบ
n e = 3 x 1.6 x 10–19 คลอมบ
จงสรปวาอเลกตรอน 1 ตว มประจ 1.6 x 10–19 คลอมบ สวนจานวนเตมคณอย ก
คอจานวนอเลกตรอนนนเอง
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
6
6. หยดน ามนอนมจานวนอเลกตรอนมากกวาจานวนโปรตอนอย 10 ตว มมวล 1.6 x 10–15
กโลกรม ลอยแขวนอยระหวางแผนประจในเครองทดลองของมลลแกนซงมความตางศกย
100 โวลต ระยะหางระหวางขวไฟฟา 1 เซนตเมตร จงหาประจของอเลกตรอน 1 ตว
1. 1.1 x 10–19 C 2. 1.3 x 10–19 C 3. 1.6 x 10–19 C 4. 1.8 x 10–19 C
7(En 34) ในการทดลองเรองหยดน ามนของมลลแกน ถาใชความตางศกยไฟฟา 100 โวลต
หยดน ามนมมวล 8 x 10–16 กโลกรม ระยะระหวางแผนขวโลหะเทากบ 0.8 เซนตเมตร
ทาใหหยดน ามนอยนงหยดน ามนไดรบอเลกตรอนกตว
1. 1 ตว 2. 2 ตว 3. 4 ตว 4. 8 ตว
8(มช 36) ในการทดลองของมลลแกนเมอทาใหหยดน ามนมวล 1.6 x 10–14 กโลกรม ลอย
หยดนงระหวางแผนโลหะขนานซงวางหางกน 1 ซม. โดยแผนบนมศกยไฟฟาสงกวาแผน
ลางเทากบ 392 โวลต ถาความเรงเนองจากแรงดงดดของโลกเทากบ 9.8 เมตร/วนาท2
และอเลกตรอนมประจ 1.6 x 10–19 คลอมบ จงหาวาหยดน ามนนมอเลกตรอนแฝงอยกตว
1. 25 2. 50 3. 250 4. 500
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
7
19.2 แบบจาลองอะตอม
19.2.1 แบบจาลองอะตอมของทอมสน
ในเวลาตอมามนกวทยาศาสตรชอ ออยเกน-
โกลดสไตน (Eugen Goldstein ) ไดทาการทดลอง
โดยใชหลอดแกวสญญากาศเชนเดยวกบทอมสน
โกลดสไตนพบวา เมอเกดรงสแคโทดขนแลวจะ
เกดรงสอกชนดหนงวงยอนกลบมาหาขวแคโทดซง
เปนขวไฟฟาลบ แสดงวารงสนมประจเปนบวก จงเรยกรงสบวกหรอรงสแคแนล โกลดสไตน
อธบายการเกดรงสนวา อะตอมของแกสในหลอดสญญากาศนน ควรจะมอเลกตรอนลบอย
ภายในและควรมอนภาคไฟฟาบวกอยดวยในจานวนทเทาๆ กน เพราะอะตอมปกตจะตองเปน
กลางทางไฟฟาคอมประจไฟฟารวมเทากบศนย และเมอยงรงสแคโทดซงประกอบไปดวย
อเลกตรอนอยภายในเขาไปกระทบอะตอมแกส อเลกตรอนในรงสแคโทดจะไปกระทบ
อเลกตรอนของแกสใหหลดกระเดนออกไป ทาใหอะตอมแกสกลายเปนอนภาคไฟฟาบวกแลว
วงยอนกลบมาหาขวแคโทด(ลบ) กลายเปนรงสบวกดงกลาว และจากการทดลองนเปนสง
ยนยนใหโกลดสไตน ทราบวาในอะตอมนนตองมอนภาคไฟฟาบวกอยดวยอยางแนนอน โกลด
สไตนเรยกอนภาคบวกนวาโปรตอน
จากการทดลองของทอมสน , โกลดสไตน และนกวทยาศาสตรอกหลายทาน ทาใหเชอวา
ในอะตอมใดๆ จะตองประกอบดวยอนภาคทมประจบวก (โปรตอน) และอนภาคทมประจลบ
(อเลกตรอน) ทอมสนจงไดเสนอแบบจาลองของอะตอมเอาไววา
“ อะตอมมลกษณะเปนทรงกลม ประกอบไปดวยโปรตอน
ซงมประจบวก และอเลกตรอนซงมประจลบกระจายอยท วไปอยาง
สมาเสมอและในอะตอมทเปนกลางทางไฟฟาจะมจานวนโปรตอน
เทากบจานวนอเลกตรอน ”
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
8
19.2.1 แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด
รทเทอรฟอรด ไดทาการทดลอง
ยงรงสแอลฟา ซงเปนอนภาคไฟฟาบวก
เขาไปกระทบแผนทองคาบางๆ ซงลอม
รอบไวดวยฉากเรองแสง ผลปรากฏวา
รงสแอลฟาสวนใหญ ทะลแผนทองคา
ออกไปเหนเสนตรง สวนนอยเบยงเบน
แนวการเคลอนท และสวนนอยทสดจะ
เกดการสะทอนยอนกลบ
จากการทดลองนทาใหรทเทอรฟอรดเสนอแบบจาลองอะตอมขน
มาใหมวา อะตอมประกอบดวยนวเคลยสทมขนาดเลกมากอยตรงกลาง
และมประจไฟฟาเปนบวก โดยมอเลกตรอนวงวนอยรอบๆ
และรทเทอรฟอรดไดใชแบบจาลอง
อะตอมทสรางขนใหม อธบายผลการทด
ลองยงรงสแอลฟากระทบแผนทองคาบางวา
เมอรงสแอลฟาทะลเขาอะตอมทองคา รงส
สวนมากจะลอดชองวาง ระหวางนวเคลยส
กบอเลกตรอนแลวทะลออกไปเปนเสนตรง
รงสสวนนอย จะ พง เขาใกลนวเคลยสซงม
ขนาดเลกแลวเกดแรงผลกระหวางประจบวก
ของนวเคลยส กบประจบวกของรงสแอลฟาแลวทาใหรงสแอลฟาเกดการเบยงเบน และรงส
สวนนอยทสดจะพงเขาชนนวเคลยสตรงๆ แลวเกดการสะทอนยอนกลบออกมา แตการพงเขา
ใกลกบการพงชนตรงๆ จะเกดไดนอยเพราะนวเคลยสมขนาดเลกนนเอง
+ +
e
e
+ +
e
e
รงสสวนมาก ทะลตรง
รงสสวนนอยเบยงเบน
รงสนอยทสดสะทอนกลบ
+ +
e
e
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
9
9(En 36) การทรทเธอรฟอรด ทาการทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนทองคาบาง แลว
พบวาโครงสรางของอะตอมไมเปนไปตามแบบของทอมสน เนองจากรทเธอรฟอรดพบวา
1. อนภาคแอลฟาเกอบทงหมดเบนไปจากแนวเดมเปนมมใดๆ และบางทมการสะทอน
กลบ
2. อนภาคแอลฟาเบนไปจากแนวเดมทกทศทางเทาๆ กน
3. อนภาคแอลฟาทงหมดวงทะลผานทองไปในแนวเกอบเสนตรง
4. อนภาคแอลฟาบางสวนเบนไปจากแนวเดมเปนมมใดๆ สวนใหญผานไปในแนวตรง
10(En42 ม.ค) ถายงอนภาคแอลฟาเขาไปในนวเคลยสของโลหะ ทางเดนของอนภาคแอลฟาท
เปนไปไดคอ
1. ก และ ง เทานน
2. ข และ ค เทานน
3. ก , ค และ ง เทานน
4. ก , ข , ค และ ง
11(En41 ต.ค) อนภาคพลงงานจลนเทากนในขอใดทวงเขาใกลนวเคลยสของยเรเนยมแลวม
โอกาสเบยงเบนไปจากแนวเดมนอยทสด
1. โปรตอน 2. แอลฟา 3. อเลกตรอน 4. นวตรอน
12(En 39) รงสแอลฟาเคลอนทเฉยดนวเคลยสของทองคา พลงงานจลนของรงสแอลฟา ณ
ตาแหนงทเขาใกลนวเคลยสของทองคามากทสดมคา
1. ศนย 2. มากทสด 3. เทาเดม 4. นอยทสด
ข
ค ก ง
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
10
19.3 ทฤษฏอะตอมของโบร
19.3.1 แบบจาลองอะตอมของโบร
โบร ไดเสนอแบบจาลองอะตอมของไฮโดรเจนขนมาโดยนาแนวคดเรองควอนตมของ
พลงงานของพลงคมาใชกบแบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด พรอมทงเสนอสมมตฐานขน
ใหม 2 ขอ ไดแก
1. อเลกตรอนทเคลอนทเปนวงกลมรอบ
นวเคลยส จะมวงโคจรบางวงทอเลกตรอนไม
แผรงสคลนแมเหลกไฟฟาออกมา ในวงโคจร
ดงกลาวอเลกตรอนจะมโมเมนตมเชงมม ( L )
คงตว และโมเมนตมเชงมมนมคาเปนจานวน
เตมเทาของคาตวมลฐานคาหนงคอ h ( อาน
วาเอชบาร ) ซงเทากบ π2h ดงนนสาหรบ
อเลกตรอนมวล m ทเคลอนทรอบนวเคลยสใน
วงโคจรรศม r โดยมอตราเรวเชงเสน v ตามสมมตฐานขอนจะไดวา
L = m v r = n h
เมอ n เปนเลขจานวนเตมบวก 1 , 2 , 3 , .... ในทนเรยกวาเลขควอนตมของวงโคจร
2. อเลกตรอนจะรบหรอปลอยพลงงานออกมา เมอมการเปลยนวงโคจรตามขอ 1. พลง
งานทอเลกตรอนรบหรอปลอยออกมาจะอยในรปคลนแมเหลกไฟฟา
สาหรบรศมวงโคจรอเลกตรอนแตละวงของอะตอมไฮโดรเจน สามารถหาไดจากสมการ
rn = 5.3 x 10–11 n2
เมอ rn คอรศมวงโคจรท n ( เมตร )
n คอลาดบทของวงโคจรจากวงในสดไปนอกสด
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
11
13(มช 32) ภาพของอะตอมจากทฤษฎของโบร (Bohr) คอ
1. อเลกตรอนจะวงวนรอบนวเคลยสในวงโคจรบางวงโดยไมแผคลนแมเหลกไฟฟา
12. อเลกตรอนรอบ ๆ นวเคลยสเปนเสมอนกลมหมอกทหอหมนวเคลยสอยทใดมหมอก
หนาแนนมากจะมโอกาสพบอเลกตรอน ณ. ทนนมาก
3. อเลกตรอนวงวนรอบนวเคลยสดวยระยะหางจากนวเคลยสมาก เมอเทยบกบขนาด
นวเคลยส
4. อเลกตรอนทอยรอบนวเคลยสมสมบตคลนนง
14(มช 34) รศมวงโคจรทสองจากในสดของอะตอมไฮโดรเจนมคาเทากบกเมตร
1. 10.6 x 10–10 2. 21.2 x 10–10 3. 10.6 x 10–11 4. 21.2 x 10–11
15(En41 เม.ย.) ในแบบจาลองอะตอมไฮโดรเจนของโบร รศมวงโคจรของอเลกตรอนใน
สถานะ n = 4 เปนกเทาของรศมในวงโคจรในสถานะ n = 1
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
12
19.3.2 ระดบพลงงานของะตอม พลงงานของอเลกตรอนซงอยในแตละวงโคจรของอะตอมไฮโดรเจน หาไดจากสมการ
En = 2n1
E
เมอ En คอพลงงานอเลกตรอนในวงโคจรท n ของอะตอมไฮโดรเจน ( eV )
E1 คอพลงงานของอเลกตรอนไฮโดรเจนในวงโคจรท 1 คอ –13.6 eV
n คอลาดบทของวงโคจรจากวงในสดไปนอกสด
หมายเหต ; 1 อเลกตรอนโวลต = 1.6 x 10–19 จล
ฝกทา. จากทฤษฏอะตอมของโบร จะไดวา
พลงงานของอเลกตรอนของไฮโดรเจนในวงโคจรท 4 (E4) = …………………………………
พลงงานของอเลกตรอนของไฮโดรเจนในวงโคจรท 3 (E3) = …………………………………
พลงงานของอเลกตรอนของไฮโดรเจนในวงโคจรท 2 (E2) = …………………………………
พลงงานของอเลกตรอนของไฮโดรเจนในวงโคจรท 1 (E1) = …………………………………
19.3.3 สเปกตรมของอะตอม
เกยวกบแบบจาลองอะตอมของโบรมขอทควรทราบเพมเตมดงน
1. ระดบพลงงานในสด ( n = 1 ) จะเปนระดบทมพลงงานตาสด และถดออกมาจะเปน
ระดบทมพลงงานมากขนเรอยๆ และปกตอเลกตรอนชอบทจะอยชนในสด ( n = 1 ) เพราะจะม
เสถยรภาพมากทสด ภาวะเชนนเรยกสภาวะพน ( Ground State )
2. หากอเลกตรอนไดรบพลงงานท เหมาะสม อเลกตรอนจะดดพลงงานน นแลว
เคลอนยายจากระดบพลงงานตาขนไประดบพลงงานสงกวาเดม เรยกภาวะเชนนวาเปนสภาวะ
กระตน ( Excited State ) แตภาวะถกกระตนนอเลกตรอนจะมพลงงานมากเกนไปจงไมเสถยร
อเลกตรอนจะคายพลงงานสวนหนงออกมแลวเคลอนยายลงมาอยในระดบพลงงานทตากวาเดม
3. พลงงานทอเลกตรอนคายออกมาจะอยในรปของคลนแมเหลกไฟฟาเสมอ
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
13
ตวอยางการคายพลงงานของอเลกตรอนของอะตอมไฮโดรเจนเกดเปนสเปกตรมดงน
การเคลอนอเลกตรอน คลนแมเหลกไฟฟาทคาย ชอชดสเปกตรม (อนกรม)
จากชนบน ลงมา ชน 1 รงสอลตราไวโอเลต ไลแมน
จากชน 6 ลงมา ชน 2
จากชน 5 ลงมา ชน 2
จากชน 4 ลงมา ชน 2
จากชน 3 ลงมา ชน 2
แสงสมวง (410 nm)
แสงสน าเงน(434 nm)
แสงสน าทะเล (484 nm)
แสงสแดง (656 nm)
บลเมอร
จากชนบน ลงมา ชน 3 รงสอนฟาเรด พาสเชน
จากชนบน ลงมา ชน 4 รงสอนฟาเรด แบรกเกต
จากชนบน ลงมา ชน 5 รงสอนฟาเรด ฟนด
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
14
ฝกทา. จงเตมคาลงในชองวางตอไปนใหถกตองและสมบรณ
( เกยวกบการเปลยนวงโคจรของอเลกตรอนในอะตอมไฮโดรเจน )
การเคลอน e คลนแมเหลกไฟฟา อนกรม
บน → 1 ............................... ..............
6 → 2
5 → 2
4 → 2
3 → 2
...............................
...............................
...............................
...............................
..............
บน → 3 ............................... ..............
บน → 4 ............................... ..............
บน → 5 ............................... ..............
16. อนกรมของเสนสเปกตรมชดแบรกเกตใหพลงงานในระดบรงสใด
21. อลตราไวโอเลต 2. อนฟาเรด
3. รงสเอกซ 4. แสงทตาสมผสได
17. สเปกตรมของอะตอมไฮโดรเจนชดใดมความถอยในชวงของแสง
41. ชดไลมาน 2. ชดบลเมอร
53. ชดพาสเซน 4. ชดฟนด
การคานวณหาพลงงาน ความถ ความยาวคลนของสเปกตรมคลนแมเหลกไฟฟาท
อะตอมคายออกมาหรอดดเขาไป สามารถหาไดจากสมการตอไปน
∆E = Ef – Ei
∆E = efh = 4.125 x 10–15 f
∆E = λ eCh =
λ 910x 1237.5 −
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
15
เมอ ∆E คอพลงงานทเปลยนแปลง ( อเลกตรอนโวลต )
หาก ∆E มคาบวก แสดงวาเปนพลงงานทดดเขาไป
หาก ∆E มคาลบ แสดงวาเปนพลงงานทคายออกมา
Ef คอพลงงานของอเลกตรอนในระดบพลงงานสดทาย (อเลกตรอนโวลต)
Ei คอพลงงานของอเลกตรอนในระดบพลงงานตอนแรก (อเลกตรอนโวลต)
f คอความถคลนแมเหลกไฟฟา ( เฮรตซ )
h = 6.6 x 10–34 J.s ( คาคงทของพลงค )
e = 1.6 x 10–19 C ( คอประจอเลกตรอน 1 ตว )
C = 3 x 108 m/s ( คอความเรวคลนแมเหลกไฟฟา )
λ คอความยาวคลน ( เมตร ) 18(En 40) พลงงานตาสดของอเลกตรอนในอะตอมไฮโดรเจนคอ –13.6 อเลกตรอนโวลต ถา
อเลกตรอนเปลยนสถานะจาก n = 3 ไปส n = 2 จะใหแสงทมพลงงานควอนตมเทาใด
1. 1.51 eV 2. 1.89 eV 3. 3.40 eV 4. 4.91 eV
19(En41 ต.ค) ตามทฤษฎอะตอมของโบร ระดบพลงงานของอะตอมไฮโดรเจนตาสดเทากบ
–13.6 อเลกตรอนโวลต ถาอะตอมไฮโดรเจนถกกระตนไปอยทระดบพลงงานสงขนและ
กลบสสถานะพนทมพลงงานตาสด โดยการปลอยโฟตอนออกมาดวยพลงงาน 10.20
อเลกตรอนโวลต แสดงวาอะตอมไฮโดรเจนถกกระตนไปทระดบพลงงานท n เทากบ
เทาใด
1. 2 2. 4 3. 8 4. 16
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
16
20(En44 ม.ค.) อเลกตรอนตวหนงถกเรงดวยความตางศกย 13.2 โวลต เขาชนกบอะตอม
ไฮโดรเจนทอยในสถานะพนการชนครงนจะสามารถทาใหอะตอมไฮโดรเจนอยในระดบ
พลงงานสงสดในระดบ n เทาใด ( พลงงานสถานะพนของไฮโดรเจน = –13.6 eV )
1. n = 7 2. n = 6 3. n = 5 4. n = 4
21. พลงงานตาสดของอเลกตรอนในอะตอมไฮโดรเจนคอ –13.6 อเลกตรอนโวลต ถา
อเลกตรอนเปลยนสถานะจาก n = 3 ไปส n = 1 พลงงานทคายออกมาจะมความยาวชวง
คลนกนาโนเมตร
1. 102.4 2. 256.5 3. 525.5 4. 672.0
22. จากขอทผานมา พลงงานทคายออกมาจะมความถประมาณกเฮรตซ
1. 2.93 x 1014 2. 4.61 x 1014 3. 2.93 x 1015 4. 4.61 x 1015
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
17
23(En45 ม.ค.) สเปกตรมสน าเงน ( λ = 440 นาโนเมตร ) จากหลอดปรอท มาจากระดบ
พลงงานสองระดบทมพลงงานตางกนเทาใด
1. 1.85 eV 2. 2.44 eV 3. 2.81 eV 4. 3.26 eV
24(En 38) ในแหลงกาเนดแสงเลเซอรฮเลยมนออน ถาอะตอมนออนเปลยนสถานะจากชน 5s
ซงมระดบพลงงาน 20.66 อเลกตรอนโวลต ลงมายงชน 3d พรอมๆ กบคายโฟตอนทม
ความยาวคลน 632.8 นาโนเมตร ระดบพลงงานของอะตอมนออนในชน 3d มคาประมาณ
เทาไร (โดยทระดบพลงงานในชนตางๆ คดเปรยบเทยบจากระดบพลงงานในชนตาทสด)
1. 15.8 eV 2. 16.6 eV 3. 17.6 eV 4. 18.7 eV
25(En 40) อะตอมไฮโดรเจน เมอเปลยนระดบพลงงานจากสถานะ n = 3 สสถานะพน จะให
โฟตอนมพลงงาน 19.34 x 10–19 จล และเมอเปลยนสถานะจาก n = 2 สสถานะพน จะให
โฟตอนพลงงาน 16.33 x 10–19 จล ถาตองการกระตนใหอะตอมไฮโดรเจนเปลยนระดบ
พลงงานจากสถานะ n = 2 ไปยงสถานะ n = 3 จะตองใชแสงความถเทาใด
1. 4.6 x 1014 Hz 2. 5.4 x 1014 Hz
3. 4.6 x 1015 Hz 4. 5.4 x 1015 Hz
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
18
26(En46ต.ค) ในรปแสดงแผนภาพของระดบพลงงานของอะตอมหนงพบวาอะตอมจะแผรงส
ทมความยาวคลน 200 นาโนเมตร และ 300 นาโนเมตร เมอมการเปลยนระดบพลงงาน
ตามเสนทาง 1 และ 2 ตามลาดบ ถามการเปลยนแปลงระดบพลงงานตามเสนทาง 3
(เสนประ) อะตอมนจะแผรงสท
มความยาวคลนเทาใดออกมา
1. 100 nm
2. 400 nm
3. 500 nm
4. 600 nm
27(En42 ต.ค.) อะตอมไฮโดรเจนเปลยนระดบพลงงานจาก n = 2 ไป n = 1 ความยาวคลน
ของแสงทปลอยออกมาเปนกเทาของในกรณทเปลยนระดบพลงงานจาก n = 4 ถง n = 2
1. 41 เทา 2. 2
1 เทา 3. 2 เทา 4. 4 เทา
E3
E2
E1 3
1
2
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
19
28(มช 33) จงคานวณหาความยาวคลนยาวทสด และสนทสดในอนกรมไลแมนของไฮโดรเจน
สเปกตรม (ตอบในหนวยองสตรอม)
1. 1215 , 952 2. 1215 , 912 3. 1415 , 912 4. 1415 , 952
29. ในชวงระดบพลงงานตาสดสามระดบแรกของอะตอมไฮโดรเจน คลนแมเหลกไฟฟาทตรวจ
พบจะอยในชดความถทเรยกวา
1. ชดไลมาน และ ชดบลเมอร 3. ชดไลมาน และชดพาสเซน
3. ชดบลเมอร และชดพาสเซน 4. ชดไลมาน ชดบลเมอร และชดพาสเซน
30(มช 45) ถาใชอนภาคอเลกตรอนพลงงาน 19.5 x 10–19 จล ยงใสอะตอมไฮโดรเจนจะกระ
ตนใหเกดสงใด
1. เสนสเปกตรมทกเสนนบตงแตอนกรมบลเมอรขนไป
2. เสนสเปกตรมของอนกรมไลแมน 2 เสน และของอนกรมบลเมอร 1 เสน
3. เสนสเปกตรมของอนกรมไลแมน 2 เสน และของอนกรมบลเมอร 2 เสน
4. เสนสเปกตรมของอนกรมบลเมอร 1 เสน และของอนกรมพาสเชน 2 เสน
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
20
19.3.4 การทดลองของฟรงกและเฮรตซ
ฟรงกและเฮรตซทาการทดลองและพบวา อะตอมของไอปรอทจะมระดบพลงงานของ
อเลกตรอนแบงเปนชนๆ และชนท 1 กบ 2 จะมพลงงานตางกนอย 4.9 eV สวนชนท 1 กบ 3
จะมพลงงานตางกนอย 6.7 eV ถาเราใหพลงงานแกอเลกตรอนสถานะพน ( อยในชนท 1 )
จานวนนอยกวา 4.9 eV อเลกตรอนนนจะไมรบพลงงานนน เพราะมปรมาณไมเพยงพอทจะ
ใชเคลอนขนไปชนทสงกวา แตถาใหพลงงานจานวน 4.9 eV อเลกตรอนจะรบพลงงานแลว เคลอนขนไปอยชน 2 ไดพอด และถาใหพลงงานมากกวา 4.9 eV แตไมถง 6.7 eV เชนให พลงงาน 6.0 eV อเลกตรอนจะรบพลงงานเพยง 4.9 eV พลงงานสวนทเหลอจะคายทงออกมา แตถาใหพลงงาน 6.7 eV อเลกตรอนจะรบพลงงานทงหมด 6.7 eV เพราะเปนพลงงานททา
ใหเคลอนยายขนไปชน 3 ไดพอดนนเอง
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
21
การทดลองของฟรงกและเฮรตซนเปนอกสงหนงทสนบสนนทฤษฏอะตอมของโบรท
บอกวาระดบพลงงานของอเลกตรอนรอบนวเคลยสแบงเปนชนๆ นนเอง
19.3.5 รงสเอกซ หลอดรงสเอกซเปนเครองมอผลตรงสเอกซมสวนประกอบสาคญดงรป ขวไฟฟา C จะ
ถกทาใหรอน โดยผานกระแสไฟฟาจาก
ความตางศกย V1 อเลกตรอนซงหลด
จากขวไฟฟา C (แคโทด) จะถกเรงใหม
ความเรวสง โดยสนามไฟฟาจากความ
ตางศกย Vo ซงมคาสง และชนเปาโล-
หะ A (แอโนด) ทาใหเกดรงสเอกซขน
7สเปกตรมของรงสเอกซม 2 แบบ
81. สเปกตรมแบบตอเนอง (continuous X - ray) ในหลอดรงสเอกซ อเลกตรอนทวงเขา
ชนกบอะตอมของเปา อเลกตรอนจะสญเสยพลงงานจลนโดยแผคลนแมเหลกไฟฟาในรปรงส
เอกซออกมาเปนผลใหตวมนเองเคลอนทชาลง เนองจากจานวนอเลกตรอนทชนเปามมากมาย
และแตละตวมการสญเสยพลงงานคาตางๆ กน ดงนนรงสเอกซทแผออกมาจะมสเปกตรม
แบบตอเนองอเลกตรอนบางตวอาจชนกบอะตอมของเปาโดยตรงและหยดลงทนท ในการน
พลงงานจลนทงหมดของอเลกตรอนจะเปลยนเปนพลงงานคลนแมเหลกไฟฟา ซงอยในรปรงส
เอกซทมความถสงสด (fmax) เนองจากพลงงานมคาสงสดไดจากการผานความตางศกย Vo
การคานวณหาความถสงสดของรงสเอกซ เนองจากอเลกตรอน จะเปลยนพลงงานไฟฟาเปนคลนแมเหลกไฟฟา (รงสเอกซ)
จงไดวา W = E รงสเอกซ
e V = h f หรอ e V = λ
Ch เมอ e คอประจอเลกตรอน = 1.6 x 10–19 คลอมบ
V คอความตางศกยทใชเรงอเลกตรอน ( โวลต )
h = 6.6 x 10–34 J.s ( คาคงทของพลงค )
f คอความถสงสดของรงสเอกซ ( เฮรตซ )
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
22
C = 3 x 108 m/s ( คอความเรวคลนแมเหลกไฟฟา )
λ คอความยาวคลนนอยทสดของรงสเอกซ ( เมตร )
2) สเปกตรมแบบเสน (characteristic X – rays) เกดจากอเลกตรอน ทถกเรงจนม
พลงงานสงมากจะสามารถผานเขาชนกบอเลกตรอนในวงโคจรชนในของอะตอม ทาให
อเลกตรอนดงกลาวหลดไปอเลกตรอนในวงโคจรถดออกมา ซงมระดบพลงงานสงกวาวงโคจร
ชนในจงโดดเขาแทนทพรอมกบปลอยพลงงานสวนเกนออกมาในรปรงสเอกซการเปลยนแปลง
ในอะตอมเชนนเปนในทานองเดยวกบการเกดสเปกตรมของอะตอมไฮโดรเจน รงสเอกซท
เกดขนจะมความยาว คลนเปนคาเฉพาะ และจะ
แตกตางกนไปตามชนดของโลหะทใชทาเปา ดง
นนสเปกตรมสวนนจงมลกษณะเปนเสนซงปรากฏ
การณนสนบสนนทฤษฎของโบรในแงทวาอะตอม
มระดบพลงงานเปนชนๆ
31(แนว Pat2) รงสเอกซทใหสเปกตรมแบบเสน เกดจากกระบวนการในขอใด
1. แกสเฉอยภายในหลอดสญญากาศมการเปลยนแปลงระดบพลงงาน
2. การเปลยนแปลงระดบพลงงานของอเลกตรอนชนในสดของอะตอมทเปนเปา
3. การเปลยนระดบพลงงานของอเลกตรอนชนนอกสดของอะตอมทเปนเปา
4. อเลกตรอนทพงเขาชนเปาถกหนวงหรอเรง
32. ในหลอดผลตรงสเอกซ ถาใชความตางศกยเรงอเลกตรอน 20000 โวลต จงหาความถ
ของรงสเอกซนในหนวยเฮรตซ
1. 2.42 x 1016 2. 4.83 x 1016 3. 2.42 x 1018 4. 4.83 x 1018
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
23
33(En47 ต.ค.) การผลตรงสเอกซตอเนองทมความยาวคลนตาสดเทากบ 8.0 x 10–11 เมตร
ตองใชความตางศกยไฟฟาระหวางขวทงสองของหลอดรงสเอกซกกโลโวลต
1. 8.0 2. 9.9 3. 12.4 4. 15.5
34(En41 เม.ย.) เมอเรงอเลกตรอนใหชนกบเปาโลหะของหลอดกาเนดรงสเอกซโดยใช ความ
ตางศกย 30 กโลโวลต แลวเขยนกราฟความสมพนธของพลงงานกบความยาวคลนของ
รงสเอกซทเกดขนจะไดกราฟดงรป จงหา
วาทจด B มคาความยาวคลนเทาใด
1. 3.4 x 10–12 m
2. 12.4 x 10–12 m
3. 31.1 x 10–12 m
4. 41.2 x 10–12 m
19.3.6 ความไมสมบรณของทฤษฏอะตอมของโบร
จากทฤษฏอะตอมของโบรนน เราสามารถใชอธบายปรากฏการณตางๆ เกยวกบอะตอม
ไดมากมาย เชน
1. อธบายถงการเกดสเปกตรมของอะตอมไฮโดรเจน
2. อธบายถงการจดตวของอเลกตรอนในอะตอมของธาตไฮโดรเจน
3. อธบายถงคาพลงงานททาใหอะตอมทมอเลกตรอนเพยงตวเดยวแตกตวเปนอออนได
แตทฤษฎของโบรไมสามารถอธบายหลายๆ สงหลายๆ อยางได เชน
1. การเกดสเปกตรมของอะตอมอนๆ ทไมใชไฮโดรเจน
2. การเกดสเปกตรมแยกออกเปนหลายๆ เสน เมออะตอมทอยในสนามแมเหลก
3. เหตผลทคาความเขมของแสงของเสนสเปกตรมแตละเสนมคาไมเทากน
4. ทาไม L = m v r = n h
ความยาวคลน
พลงงาน B
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
24
35(En 36) ตามการทดลองของฟรงกและเฮรตซ ขอสรปใดไมจรง
1. อเลกตรอนทมพลงงานนอยกวา 4.9 eV จะมการชนแบบยดหยนกบอะตอมของไอ
ปรอท
2. อเลกตรอนทมพลงงานมากกวา 4.9 eV จะสญเสยพลงงานสวนหนงใหกบอะตอม
ของไอปรอท
3. อะตอมของไอปรอทมคาพลงงาน ระดบพนเทากบ 4.9 eV
4. อะตอมของไอปรอทมคาพลงงานเปนชนๆ ไมตอเนอง
19.4 ทวภาวะของคลนและอนภาค
19.4.1 ปรากฏการณโฟโตอเลกทรก
9เมอจดหลอดสญญากาศดงรป แลวใชแสง
ตกกระทบใสขวแคโทด เมออเลกตรอนของอะ
ตอมในขวแคโทดไดรบพลงงานแสงจานวนมาก
พอจะหลดออกจากขวแคโทดแลวเคลอนทพงเขา
หาขวแอโนด แลวเกดกระแสไฟฟาไหลในวงจร
ปรากฏการณนเรยกปรากฏการณโฟโตอเลกทรก (photoelectric effect )
ตวอเลกตรอนทหลดออกมาจากแคโทด เรยกโฟโตอเลกตรอน (photo electron)
ขอตองทราบเกยวกบปรากฏการณโฟโตอเลกทรก
1. ปกตแลวอเลกตรอนในอะตอม
ของขวแคโทดจะถกนวเคลยสยดเหนยวไว
ดยพลงงานขนาดหนง เมอใหพลงงานแสง
แกอเลกตรอนน พลงงานสวนหนงจะถก
ใชสลายพลงงานยดเหนยวน พลงงานทใช
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
25
ไปนเรยกฟงกชนงาน (Work function) แทนดวยสญลกษณ W ซงจะมขนาดเทากบพลงงาน
ยดเหนยวอเลกตรอนนนเอง แลวพลงงานสวนทเหลอกจะเปลยนเปนพลงงานจลนของอเลก
ตรอนทเคลอนทออกไป
จงไดวา Eแสง = W + Ek ของอเลกตรอน
2. หากเราใหแสงทมพลงงานนอยกวา
พลงงานยดเหนยว (W) อเลกตรอนจะไม
หลดออกมาจากแคโทด จะตองเพมความถ
( f ) แสงใหมากขนจนกระทงพลงงานแสง
มคาอยางนอยเทากบพลงงานยดเหนยวอเลกตรอนจงจะหลดออกมาไดความถแสงตรงน เรยก
ความถขดเรม ( fo) และความยาวคลนแสงตรงนเรยกความยาวคลนขดเรม (λo)
3. หากตองการทดลองหาพลงงานจลน
ของโฟโตอเลกตรอน ใหตอขวไฟฟาลบเขา
กบแอโนด และขวไฟฟาบวกเขากบแคโทด
ดงรป หากใชความตางศกยเหมาะสม เมอ
อเลกตรอนอนมประจลบเขาใกลขวแอโนด
( ขวลบ ) จะเกดแรงตานทาใหอเลกตรอนหยดนงแลวเปลยนพลงงานจลนใหกลายเปนพลงงาน
ศกย ไฟฟา ความตางศกยทใชหยดอเลกตรอนนเรยกความตางศกยหยดยง (Vo)
เมออเลกตรอนหยดนงจะไดวา
Ek = Ep
Ek = e Vo
เมอ Ek คอพลงงานจลนของอเลกตรอน ( จล )
e = 1.6 x 10–19 C ( คอประจอเลกตรอน 1 ตว )
Vo คอความตางศกยหยดย ง (โวลต )
4. พลงงานจลนของอเลกตรอน ( Ek ) จะแปรผนกบพลงงานแสง , ความถแสง และจะ
แปรผกผนกบพลงงานยดเหนยว (W)
5. พลงงานยดเหนยว (W) จงขนกบชนดของโลหะทนามาใชเปนแคโทดและไมเกยวกบ
ขนาดของโลหะขวแคโทดนน 6. จานวนโฟโตอเลกตรอน จะแปรผนตรงกบความเขมแสง
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
26
36. โฟโตอเลกตรอน คออเลกตรอนชนดใด
1. อเลกตรอนทมประจมากกวาอเลกตรอนธรรมดา
2. อเลกตรอนททา ปฏกรยากบฟลมถายรป
3. อเลกตรอนทหลดจากผวโลหะโดยการฉายแสง
4. อเลกตรอนทมประจเปนบวก
37. ความถขดเรม หรอความถตดขาดของแสงทใชในปรากฎการณโฟโตอเลกทรก คออะไร
1. ความถททาใหแสงมพลงงานเทากบพลงงานยดเหนยว
2. ความถแสงทพอด ทาใหอเลกตรอนหลดจากโลหะไดพอด
3. ความถแสงททาใหโฟโตอเลกตรอนมพลงงานจลนเทากบศนย
4. ถกทกขอ
38(แนว Pat2) เงอนไขสาคญทสดททาใหเกดกระแสโฟโตอเลกตรอนในปรากฎการณโฟโต
อเลกทรกไดคอขอใด
1. ความถของแสงสงกวาความถขดเรม
2. ความยาวคลนของแสงมคาไมเกนความยาวคลนของอเลกตรอน
3. ความเขมแสงมคาไมนอยกวาคาคาหนง ขนกบชนดของโลหะทเปนขวไฟฟา
4. ความตางศกยไฟฟาระหวางขวไฟฟามคาสงและทาใหแกสแตกตวเปนไอออน
39(En42 ต.ค) กาหนดใหฟงกชนงานของแทนทาลมและทองคาเปน 4.2 eV และ 4.8 eV
ตามลาดบ อยากทราบวาตองทาการฉายแสงทมความยาวคลน 270 นาโนเมตร ลงไปบน
วตถใดจงจะเกดปรากฏการณโฟโตอเลกทรก
1. ไมเกดปรากฎการณโฟโตอเลกทรก 2. แทนทาลม
3. ทองคา 4. แทนทาลมและทองคา
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
27
40(En46 ม.ค.) โลหะ 3 ชนดประกอบดวย ซเซยม(Cs) แบเรยม (Ba) และแคลเซยม (Ca)
มฟงกชนงานเปน 1.8 , 2.5 และ 3.2 อเลกตรอนโวลตตามลาดบ ถามแสงความยาวคลน
400 นาโนเมตร ตกกระทบโลหะทงสามโลหะชนดใดจะแสดงปรากฏการณโฟโตอเลกทรก
1. Cs 2. Cs และ Ba 3. Cs , Ba และ Ca 4. ไมเกดเลย
41. ขอความตอไปน เปนเทจ
1. เมอใชแสงความถสงขน (และสงกวาความถขดเรม) ตกกระทบแคโทด โฟโต-
อเลกตรอนจะมพลงงานจลนมากขน
2. หากใชแสงทมความเขมสงตกกระทบแคโทด หากเกดโฟโตอเลกทรก จานวน
โฟโตอเลกตรอนจะมมาก
3. หากเพมความเขมแสง โฟโตอเลกตรอนจะมพลงงานจลนสงขน
4. ไมมขอใดเปนเทจ
42(มช 44) สาหรบปรากฎการณโฟโตอเลกทรกนน ขอความใดถก
1. พลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอนไมขนกบความเขมแสง แตขนกบความถ
ของแสง
2. ความตางศกยหยดย งจะเปนคาของพลงงานทโลหะยดอเลกตรอนไว
3. โฟโตอเลกตรอนมจานวนมากขนเมอแสงมความถสงขน
4. พลงงานจลนของโฟโตอเลกตรอนขนกบคาความเขมของแสง
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
28
43(En42 ม.ค) จากการทดลองเรองปรากฏการณโฟโตอเลกทรก ขอสรปตอไปนขอใดถกตอง
ก. พลงงานสงสดของอเลกตรอนขนอยกบความเขมของแสงเทานน
ข. สาหรบแสงทมความถสงกวาความถขดเรม จานวนโฟโตอเลกตรอนจะเพมมากขน
เปนปฎภาคกบความถทเพมขน
ค. เนองจากแสงมสมบตเปนคลน เมอมความเขมสงกจะมพลงงานมากทาใหโฟโต–
อเลกตรอนมพลงงานมากดวย
ง. เมอแสงทตกกระทบโลหะมความถสงกวาความถขดเรมจะเกดโฟโตอเลกตรอนขน
คาตอบทถกคอ
1. ขอ ก. และ ค. 2. ขอ ข. และ ง.
3. ขอ ง. เทานน 4. คาตอบเปนอยางอน
44(มช 31) เมอแสงทมคาความยาวคลน ao = 170 nm ตกลงบนโลหะทมคาพลงงานทโลหะยด
อเลกตรอนไว (W) = 2.2 eV จะเกดโฟโตอเลกตรอนทมความเรวคาหนง ถาตองการให
เกดโฟโตอเลกตรอนนเปนจานวนมากกวา เดมควรจะ
1. เพมคาความยาวคลน 2. ลดคาความยาวคลน
3. เพมคาความเขม 4. ขอ 2. และ 3.
45(มช 35) เมอใหแสงทมความเขมและความถเทากนตกกระทบพนผวโลหะ A และ B พรอมๆ
กน แตโลหะ A มพลงงานยดเหนยวอเลกตรอนมากกวาโลหะ B ถาให Ea และ Eb เปน
พลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอนจากโลหะ A และ B และ na และ nb เปนจานวน
โฟโตอเลกตรอน จาก A และ B ตามลาดบ เราจะพบวาผลทเกดขน คอ
1. Ea = Eb และ na < nb 2. Ea < Eb และ na = nb
3. Ea < Eb และ na > nb 4. Ea = Eb และ na = nb
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
29
สมการทใชคานวณเกยวกบโฟโตอเลกทรกไดแก
Eแสง = W + Vo และ efh = W + Vo และ λ e
Ch = W + Vo
เมอ Eแสง คอพลงงานแสง ( อเลกตรอนโวลต , eV )
W คอพลงงานยดเหนยว , ฟงกชนงาน (อเลกตรอนโวลต , eV )
Vo คอพลงงานจลนของโฟโตอเลกตรอน (อเลกตรอนโวลต , eV )
Vo คอความตางศกยหยดย ง ( โวลต )
h = 6.6 x 10–34 J.s ( คาคงทของพลงค )
f คอความถแสง ( เฮรตซ )
e = 1.6 x 10–19 C ( คอประจอเลกตรอน 1 ตว )
C = 3 x 108 m/s ( คอความเรวคลนแมเหลกไฟฟา )
λ คอความยาวคลนแสง ( เมตร )
46(แนว A–net) ฟงกชนงานของโลหะโซเดยมเทากบ 2.0 อเลกตรอนโวลต ถาแสงความ
ยาวคลน 300 นาโนเมตร ตกกระทบผวโซเดยม โฟโตอเลกตรอนทเกดขนจะมพลงงาน
จลนสงสดกอเลกตรอนโวลต
1. 1.2 eV 2. 2.1 eV 3. 4.2 eV 4. 6.1 eV
47(แนว Pat2) โลหะชนดหนงมคาพลงงานยดเหนยวเทากบ 6.0 อเลกตรอนโวลต ถามแสงท
มความยาวคลน 100 นาโนเมตร มากระทบพลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอนท
ออกมาจะเปนกอเลกตรอนโวลต ( eV )
1. 6.4 eV 2. 10.4 eV 3. 14.4 eV 4. 18.4 eV
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
30
48(แนว Pat2) ในการทดลองปรากฏการณโฟโตอเลกทรก ใหแสงซงมความยาวคลน 4 x 10–7
เมตร ตกกระทบผวโลหะซงถาตองการจะใหอเลกตรอนหลดจากผวโลหะไดนน จะตองใช
พลงงานอยางนอยทสดเทากบ 3.2 x 10–19 จล ความตางศกยหยดย งจะมคา
1. 1.09 โวลต 2. 2.09 โวลต 3. 3.09 โวลต 4. 4.09 โวลต
49(En46 ต.ค.) ในการทดลองเรองปรากฏการณโฟโตอเลกตรกใชแสงความถ 7.0 x 1014
เฮรตซ ตกกระทบผวโลหะทมคาฟงกชนงานเทากบ 2.3 อเลกตรอนโวลต จงหาความ
ตางศกยหยดย งของโฟโตอเลกตรอนน
1. 0.6 V 2. 2.3 V 3. 2.9 V 4. 5.2 V
50(En43 ม.ค.) กาหนดใหฟงกชนงานของโลหะชนดหนงเปน 4.80 อเลกตรอนโวลต จ ะ
ตองฉายแสงทม ความยาวคลนเทาใดในหนวยนาโนเมตร จงจะทาใหอเลกตรอนหลดจาก
ขวแคโทดททาจากโลหะดงกลาวแลวสามารถไปถงขวแอโนดไดพอด เมอศกยไฟฟาท
แอโนดตากวาแคโทดเทากบ 1.80 โวลต
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
31
51(แนว A–net ) เมอฉายแสงความถหนงลงบนผวโลหะทมคาฟงกชนงาน 1.0 อเลกตรอน
โวลต ไดพลงงานจลนสงสดของอเลกตรอนเปน 2.0 อเลกตรอนโวลต ถาใชแสงความถ
ใหมเปน 1.5 เทาของความถเดม คาพลงงานจลนสงสดของอเลกตรอนเทาใด
1. 2.5 eV 2. 3.0 eV 3. 3.5 eV 4. 4.0 eV
52(En 38) โฟตอนตวหนงตกกระทบผวแพลทนมซงมคาฟงกชนงาน 5.6 อเลกตรอนโวลต
ทาใหอเลกตรอนหลดจากผวออกมาดวยพลงงานจลนสงสด 1.2 อเลกตรอนโวลต ถาเรา
ใหโฟตอนตวเดยวกนนไปตกกระทบผวเงนซงมคาฟงกชนงาน 4.7 อเลกตรอนโวลต จ ะ
ตองใชความตางศกยกโวลต เพอทจะทาใหอเลกตรอนทหลดจากผวหยดนง
1. 2.1 V 2. 4.4 V 3. 6.8 V 4. 11.5 V
53(แนว Pat2) เมอฉายแสงความถ 5 x 1014 เฮรตซ ลงบนโลหะชนดหนง พบวาอเลกตรอน
ทหลดออกมามพลงงานจลนสงสด 0.8 อเลกตรอนโวลต ถาฉายแสงทมความถ 1015
เฮรตซ ลงบนโลหะเดม อเลกตรอนทหลดออกมาจะมพลงงานจลนสงสดก อเลกตรอนโวลต
1. 1.35 2. 2.55 3. 2.85 4. 4.10
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
32
54(มช 43) แสงความยาวคลน 600 นาโนเมตร ตกกระทบผวโลหะชนดหนง ปรากฎวาโฟโต
อเลกตรอนทหลดจากผวมความเรวเปน 0 พอด ถาเปลยนเปนแสงทมความยาวคลน 300
นาโนเมตร ตกกระทบผวโลหะนโฟโตอเลกตรอนทหลดออกมา จะมพลงงานจลนสงสด
เทาใด
1. 1.1 x 10–19 จล 2. 3.3 x 10–19 จล
3. 6.6 x 10–19 จล 4. ไมมโฟโตอเลกตรอนเกดขน
55(มช 34) สาหรบผวโลหะหนงพบวา ความยาวคลนขดเรมของแสงสาหรบผวโลหะนมคา
เทากบ 3.1 x 10–7 เมตร ดงนนความตางศกยไฟฟาหยดย งเมอแสงมความยาวคลน
2.0 x 10–7 เมตร มาตกกระทบมคาเทากบ…………โวลต
56(En48 ม.ค.) เมอแสงความถ 8.0 x 1014 เฮรตซ ตกกระทบผวโลหะชนดหนง พบวาความ
ตางศกยหยดย งเทากบ 1.1 โวลต ความถขดเรมของแสงสาหรบผวโลหะนเปนเทาใด
1. 2.7 x 1014 Hz 2. 5.3 x 1014 Hz
3. 6.6 x 1014 Hz 4. 10.7 x 1014 Hz
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
33
57(En 40) ในการศกษาปรากฏการณโฟโตอเลก
ทรกของโลหะชนดหนง ไดกราฟความสมพนธ
ระหวางพลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอน
กบความถของคลนแมเหลกไฟฟา ทตกกระทบผว
โลหะดงรป ถาใหคลนแมเหลกไฟฟาความถ
6 x 1014 เฮรตซ ตกกระทบผวโลหะน จะตอง
ใชความตางศกยหยดย งเทาใด
1. 0.42 V 2. 0.83 V 3. 1.65 V 4. 2.50 V
58(En 33) วตถ A มคาพลงงานยดเหนยว 3.3 อเลกตรอนโวลต วตถ B มคาความถขดเรม
เปน 4 x 1014 เฮรตซ แสงความถเดยวกนตกกระทบผววตถ A และ B จะทาใหโฟโต
อเลกตรอนจากวตถ A มพลงงานจลนสงสดเทากบ 1.2 อเลกตรอนโวลต อยากทราบวา
พลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอนจากวตถ B จะเปนกอเลกตรอนโวลต
2 4 6 f (x1014 Hz) 0
Ekสงสด
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
34
59(แนว Pat2) เมอฉายแสงความถ 5.48 x 1014 เฮรตซ ลงบนโลหะชนดหนงทาให อเลกตรอน
หลดออกมาดวยพลงงานจลนสงสด 0.79 อเลกตรอนโวลต เมอฉายแสงทมความถ
7.39 x 1014 เฮรตซ ลงบนโลหะเดม พบวาอเลกตรอนทหลดออกมามพลงงาน จลนสงสด
1.55 อเลกตรอนโวลต จากผลการทดลองนจะประมาณคาคงตวของพลงค ไดเทาใด
1. 3.98 x 10–34 จล . วนาท 2. 6.37 x 10–34 จล . วนาท
3. 6.51 x 10–34 จล .วนาท 4. 6.63 x 10–34 จล . วนาท
60(มช 45) นกเรยนกลมหนงกาลงทาการทดลองเพอหาคาคงตวของพลงคซงพบจากการทดลอง
วา เมอฉายแสงความถ 2.2 x 1015 เฮรตซ ใสโลหะชนดหนง จะเกดโฟโตอเลกตรอน
ออกมาทสามารถหยดไดดวยศกยไฟฟา –7.5 โวลต แตถาเปลยนเปนแสงทมความถ
5.2 x 1015 เฮรตซ จะเกดโฟโตอเลกตรอนทจะหยดไดดวยศกยไฟฟา –16.5 โวลต
จากขอมลเหลานจะคานวณคาคงตวพลงคไดเทากบ A x 10–34 จล.วนาท ทานคดวา A
มคาเทาใด
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
35
61(En46 ม.ค.) ในปรากฏการณโฟโตอเลกทรก ถาเปลยนความยาวคลนของแสงทฉายลงบน
ผวโลหะใหลดลงจาก λA ไปเปน λB ( ทงเปน λA และ λB มคานอยกวาความยาว
คลนขดเรม ) ความตางศกยหยดย งจะเปลยนจาก VA ไปเปน VB คา VB – VA เปนเทาใด
1. eCh
−
BA
BAλλλλ
2. eCh
−2B
BAλλλ
3. eCh
−
BA2BA
λλλλ
4. eCh
−2A
BAλλλ
19.4.2 โฟตอน
จากเรองโฟโตอเลกทรกเราจะพบวาหากใชแสงทม
ความถตา มพลงงานนอยกวาพลงงานยดเหนยวตกกระทบ
แคโทด อเลกตรอนจะไมหลดออกมาจากแคโทดแมจะ
เพมความเขมแสงใหมากขนกตาม เพราะการเพมความ
เขมแสงไมไดทาใหพลงงานแสงเพมขนตาม ความเปน
จรงตรงนจะขดแยงกบทฤษฎคลนแมเหลกไฟฟา เพราะ
หากแสงเปนคลนแมเหลกไฟฟา เมอความเขมแสงมากข นความเขม สนามแมเหลกกบ
สนามไฟฟาในคลนมความเขมมากขนดวย ซงจะทาใหพลงงานแสงมมากขนตาม เมอแสงน
ตกกระทบแคโทดควรทาใหอเลกตรอนหลดออกจากแคโทดได แตในการทดลองจรงไมได
เปนเชนนน ดงนนความเชอทวาแสงเปนคลนแมเหลกไฟฟาจงไมสมบรณ
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
36
ไอนสไตน (Albert Einstein) ไดเสนอแนวความคดวา
1. แสงมลกษณะเปนกลมกอนของพลงงานทเรยก
วาควอนตมของพลงงาน หรอโฟตอน (photon)
2. โฟตอน 1 ตว จะมพลงงานเทากบ h f หรอ λCh
ดงนน โฟตอน n ตวจะม
พลงงานแสง = n (h f ) = n ( λCh )
3. เมอโฟตอนพงชนอเลกตรอนจะชนกนแบบหนงตอหนง และโฟตอนจะถายทอด
พลงงานทงหมดแกอเลกตรอน ดงนนหากโฟตอนมความถต า พลงงานนอย กจะไมสามารถทา
ใหอเลกตรอนหลดออกมาได การเพมความเขมแสง ( เพมจานวนโฟตอน ) ใหมากขนโดยไม
เพมความถแสง พลงงานแสงแตละโฟตอนจะไมเพมขน จงไมทาใหอเลกตรอนหลดออกมาได
ซงจะสอดคลองกบการทดลองโฟโตอเลกทรกนนเอง
62(En47 ม.ค.) แสงเลเซอรกาลง 0.6 มลลวตต ใหแสงสแดงทมความยาวคลน 630 นาโน-
เมตร จงคานวณหาจานวนโฟตอนตอวนาททถกปลอยออกมา
1. 2 x 1011 2. 2 x 1013 3. 2 x 1015 4. 1 x 1016
63(En 40) เมอผานแสงสแดงความยาวคลน 660 นาโนเมตร จานวน 7 x 1022 โฟตอน เขาไป
ในน ามวล 200 กรม ถาน าดดกลนพลงงานรอยละ 40 ไปเปนความรอน น ามอณหภมเพม
ขนเทาไร ( ให ความรอนจาเพาะของน าเปน 4.2 x 103 จล / กโลกรม.เคลวน )
1. 25oC 2. 20oC 3. 15oC 4. 10oC
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
37
64(มช 42) หลอดไฟฟาชนดพเศษหลอดหนงใหแสงทมความยาวคลน 663 นาโนเมตร โดย
หลอดนมคากาลง 60 วตต และมประสทธภาพในการเปลยนพลงงานไฟฟาเปนแสงสวาง
เทากบ 90% พบวาอายการใชงานของหลอดนคอ 500 ชวโมง ถาตลอดอายการใชงาน
มโฟตอนออกมา A x 1024 ตว จงหาคา A
19.4.3 ปรากฏการณคอมตน
คอมปตน (Arthur H. Compton) และดบาย (Peter Debye) ทาการทดลองฉายรงสเอกซ
ไปทแทงกราไฟต ปรากฏวามอเลกตรอนและ
รงสเอกซกระเจงออกมาดงรป และจะพบวา
ความยาวคลน และพลงงานของรงสเอกซท
กระเจงออกมา จะแปรผนตามมมทกระเจงซง
เปนไปตามกฎอนรกษพลงงานและกฎอนรกษ
โมเมนตม แสดงวาการชนระหวางโฟตอน
ของรงสเอกซกบอเลกตรอนในแทงกราไฟตเปนการชนกนของอนภาค
การทดลองของคอมปตนน สนบสนนแนวคดของไอนสไตลทวา คลนแมเหลกไฟฟา
สามารถประพฤตตวเปนอนภาคได
65(En 36) ขอใดบางทสนบสนนวาแสงแสดงสมบตเปนอนภาค
1. สเปกตรมของไฮโดรเจน 2. ปรากฏการณคอมพตน
3. ปรากฏการณโฟโตอเลกทรก 4. การทดสอบของฟลงกและเฮรตซ
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
38
19.4.4 สมมตฐานของเดอบรอยล เดอ บรอยล ไดเสนอสมการวา
P = m C ( แทนคา m = 2CE )
P = 2CE C
P = CE ( แทนคา E =
λCh )
P = ( )2C C Ch
λ
P = λ h
สมการนแสดงวา โมเมนตมของโฟตอนขนอยกบ ความยาวคลนของโฟตอน
และจาก λ = Ph ( แทนคา P = m v )
λ = m vh และ λ =
k2mEh
สมการนแสดงวา “ อนภาคทมมวล m เคลอนทดวยความเรว v สามารถแสดงสมบต
เปนคลนซงมความยาวเทากบ λ ได ” ตรงนเรยก สมมตฐานของเดอบรอยล และ λ นเรยก
ความยาวคลนของเดอบรอยล (De Broglic wavelength) 66. รถยนตคนหนงมมวล 1000 กโลกรม แลนดวยความเรว 72 กโลเมตรตอชวโมง ถาคด
วารถยนตคนนเปนคลนจะมความยาวคลนเดอ บรอยลกเมตร
1. 0.92 x 10–38 2. 3.3 x 10–38 3. 0.33 x 10–38 4. 1.1 x 10–38
67(มช 35) ตามสมมตฐานของเดอบรอยล อนภาคนาจะแสดงสมบตของคลนได ดงนนรงสบตา
( ซงมประจและมวลเทากบอเลกตรอน ) ทมพลงงาน 858.50 keV นาจะมความยาวคลน
เทากบ
1. 1.33 x 10–12 เมตร 2. 1.44 x 10–12 เมตร
3. 2.31 x 10–28 เมตร 4. 2.31 x 10–32 เมตร
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
39
68(En 39) ความยาวคลนเดอบรอยดของอเลกตรอนเทากบ 0.10 นาโนเมตร พลงงานจลนของ
อเลกตรอนมคาเทาไร
1. 2.4 x 10–17 จล 2. 4.8 x 10–17 จล
3. 2.0 x 10–16 จล 4. 1.0 x 10–15 จล
69(En41 เม.ย.) อนภาค A มมวลเปน 41 เทาของอนภาค B ถาอนภาคทงสองมพลงงานจลน
เทากน ความยาวคลนเดอบรอยลของอนภาค A เปนกเทาของอนภาค B
1. 41 2. 2
1 3. 2 4. 4
70(มช 43) ถาอตราสวนความยาวคลนเดอบรอยลของอเลกตรอนตออนภาค A เปน 4000
อตราสวนพลงงานจลนของอเลกตรอนตออนภาค A จะเปนเทาใด
กาหนด มวลของอเลกตรอน = 0.0005 u ; มวลของอนภาค A = 1.0000 u
1. 1/1000 2. 1/2000 3. 1/4000 4. 1/8000
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
40
71(En46 ม.ค.) เมออเลกตรอนถกเรงจากหยดนงดวยความตางศกย V1 พบวาความยาวคลน
เดอบรอยลของอเลกตรอนมคาเปน λ1 ถาตองการไดความยาวคลนเดอบลอยลเปนครง
หนงของคาเดมตองปรบใหความตางศกยมคาเปนกเทา V1
1. 1 2. 2 3. 3 4. 4
72(แนว A–net) โฟตอนของคลนใดตอไปนมโมเมนตมมากทสด
1. รงสแกมมา 2. รงสอลตราไวโอเลต
3. รงสอนฟราเรด 4. คลนไมโครเวฟ
73(En44 ม.ค.) อเลกตรอนตวหนงจะตองเคลอนทดวยอตราเรวเทาใดในหนวยเมตรตอวนาท
จงจะมโมเมนตมเปนหนงในสบของโมเมนตมของโฟตอนของแสงความถ 4.5 x 1014
เฮรตซ ( ใหใชมวลของอเลกตรอน = 9.0 x 10–31 กโลกรม )
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
41
74(แนว A–net) ถาระดบพลงงานชนท n ของอะตอมไฮโดรเจนในหนวยอเลกตรอนโวลต
เขยนไดเปน En = 2n13.6 − ถาอเลกตรอนของอะตอมไฮโดรเจนเปลยนสถานะจากชนท 2
ลงมาชนท 1 จะปลดปลอยโฟตอนทมโมเมนตมเทาใด
1. 3.40 x 10–8 kg.m/s 2. 4.89 x 10–10 kg.m/s
3. 1.63 x 10–18 kg.m/s 4. 5.44 x 10–27 kg.m/s
75(En 36) อเลกตรอนซงมมวลประมาณ 9 x 10–31 กโลกรม เคลอนทดวยอตราเรว 3 x 106
เมตร/วนาท วสดในขอใดเหมาะสมทจะนาไปใชในการทดลองเพอศกษาการเลยวเบนของ
อเลกตรอน
1. ผลกซงมระยะหางระหวางระนาบประมาณ 10–10 เมตร
2. เกรตตงซงมระยะหางระหวางชองประมาณ 10–6 เมตร
3. แผนโลหะบางเจาะรใหมชองคหางกนประมาณ 10–3 เมตร
4. สลตเดยวทมความกวางของชองประมาณ 10–2 เมตร
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
42
จากทกลาวมาจะเหนวา คลนแสดงสมบตของอนภาคได และอนภาคกแสดงสมบตของ
คลนได สมบตดงกลาวนเรยกวาทวภาพของคลนและอนภาค (duality of wave and particle)
เดอบรอยส ใชทฤษฎของเขาอธบายสมมตฐานของโบรทวา อเลกตรอนทวงวนรอบ
นวเคลยสโดยไมแผคลนแมเหลกไฟฟาจะมโมเมนตมเชงมม m v r เทากบ n h โดยโบรไม
สามารถพสจนไดวาทาไมถงเปนเชนนน แตเดอบรอยล อธบายวาการทอเลกตรอนในอะตอม
ไมมการแผคลนแมเหลกไฟฟากเนองจาก “อเลกตรอนทวงวนรอบนวเคลยสจะแสดง สมบตของ
คลนนง ซงเปนไปได เมอความยาวของเสนรอบวงมคาเปนจานวนเทาของความยาว คลนของ
อเลกตรอน” นนคอ
2 π r = n λ
ดงนน 2 π r = n ( )mvh
หรอ mvr = n π 2h
จะไดวา mvr = n h
ซงจะเหนไดวาตรงกบสมมตฐานขอหนงของโบร ยอมแสดงวาทฤษฎทวภาพของคลน
และอนภาคของ เดอบรอยส เปนจรง
19.5 กลศาสตรควอนตม
กลศาสตรควอนตมจะบอกถงความนาจะเปนในการพบอนภาคในรปของกลมคลน ณ
ตาแหนงและเวลาหนงๆ ซงจะแตกตางจากกลศาสตรของนวตนซงจะบอกอยางแนชดถงการพบ
อนภาค ณ ตาแหนงและเวลาหนงๆ กลศาสตรควอนตมสามารถอธบายอะตอมไดดกวาทฤษฏอะตอมของโบร และเปนท
ยอมรบมาถงปจจบน
19.5.1 หลกความไมแนนอน เนองจากอเลกตรอนจะเคลอนทตลอดเวลา จงทาใหเราไมสามารถวดตาแหนงทแนนอน
ของทอยของอเลกตรอนได และหากทาใหอเลกตรอนหยดนงกอาจทาใหสามารถวดตาแหนง
ไดแมนยามากขน แตกจะไมสามารถวดคาความเรวและโมเมนตมทแมนยาได ไฮเซนเบรกจง
กลาววา เราไมสามารถวดตาแหนงและโมเมนตมของอเลกตรอนใหไดคาทแมนยาพรอมกนและ
ความไมแนนอนของการวดตาแหนงกบความไมแนนอนของโมเมนตม จะสมพนธกน
ดงสมการ
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
43
( ∆x ) ( ∆p ) > h
เมอ ∆x คอความไมแนนอนของตาแหนง
∆p คอความไมแนนอนของโมเมนตม = m ∆v
h = λ 2h
76. อนภาคแอลฟาเคลอนทดวยความเรว 6.0 x 106 เมตร/วนาท ถาความไมแนนอนของ ก า ร
วดความเรวเปน 0.5 x 106 เมตร/วนาท ความไมแนนอนของ ตาแหนงอนภาคแอลฟาเปน
กเมตร กาหนดใหมวลอนภาคแอลฟามคา 6.7 x 10–27 กโลกรม
1. 3.1 x 10–14 2. 6.2 x 10–14 3. 3.1 x 10–15 4. 6.2 x 10–15
ตวสบาย 3 weeks เขามหาลย 2 http://www.pec9.com บทท 19 ฟสกสอะตอม
44
19.5.2 โครงสรางอะตอมตามแนวคดกลศาสตรควอนตม
ตามหลกความไมแนนอน เราไมสามารถระบไดวาอเลกตรอนทเคลอนทรอบนวเคลยส
ของอะตอมนนอยทใดไดชดเจน หรอเคลอนทในลกษณะใด เราบอกไดแตเพยงโอกาศทจะพบ
อเลกตรอน ณ ทตางๆ วาเปนเทาใดเทานน เราจงสรางแบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอก
โดยใชกลมหมอกแทนบรเวณทมโอกาศพบอเลกตรอนนนดงรป