E. rasulov, U. Begimqulov
Download 11.27 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- = 15232,97; v 6 = 20564,57; V 7 = 23032,31; V 8 = 5331,52; V 9 = 7799,30; v ,o = 2469,0.
- 7.1. Atomning klassik nazariyasi. Rezerfordning planetar modell. 7.2. Vodorod atomi uchun yadro modeli. 7.3. Bor postulatlarL
- Masalaning qo‘yilishi.
- _________ 141
- 7.4. Bor modeli va energetik bolatlar
MASALALAR 6.1. Layman, Balmer, Pashen, B reket va P fu nd a seriyalari u ch u n seriya chegarasiga ( n - ^ °o) m os kelg an to i q in u zun lik larn l hlsoblang v a ularn i m a’nosini tushuntiring. 6.2. V odorod to id ir ilg a n razryad tru b k asid an c h iq q a n y o ru g iik 1 m m d a 590 ta shtrixi b o i g a n difraksion p an jarag a p e rp e n d ik u lä r kelib tushdi. B unda Balm er seriyasidagi Ha - chiziqni o g i s h b urchag i 0 = 23°. Ha - chiziqni (Balmer seriyasidagi qizil chiziq) t o i q in uzunligini hisoblang. 6.3. Atom spektrlari tahlil qllinganda k o 'p in c h a t o i q i n uzunlik ^ 1 em as, balki to i q in son V ishlatiladi: v = ~ . T o iq in so nn in g fizik Á m a ’nosini ayting. Laym an seriyaslnlng u ch ta c h iz ig i u c h u n to i q in son nl hlsoblang. 6.4. Layman seriyasinlng u ch ta c h iz ig i u ch u n t o i q i n uzunliklarni hisoblang. 6.5. V odorod atom ining en erg etik sathlari E n = -----r— R {R- n R idberg doimiysi) ifoda bilan tavsiflanishini k o 'rsa tin g . 6 . 6 . P ashen seriyasidagi u ch ta chiziq u c h u n to 'lq in uzunliklarni hisoblang. P ashen seriyasidagi spektrial chiziqlar sp ek trn in g qaysi qism iga tegishli. 6.7. Layman seriyasi u c h u n kuzatilgan ch iziqlarning to 'lq in u z u n ligi 72 = 2 u ch u n A = 1215,7A, j 2 = 3 u ch u n Á =1026,0A , Ji = 4 u c h u n X = 972,4Á. Laym an form ulasidan foydalanib, sh u to 'lq in uzunliklarnl 0,01 aniqlikda hisob lang va taqqoslang. 6 . 8 . Balmer seriyasi u c h u n eskperim en tda k u za tilg an chiziqlarning to 'lq in uzunliklari n = 3 u chun X = 6562,8473Á, n = 4 u ch u n A, = 4862,7110Â, n = 5 u c h u n A, = 4340,497Á. B alm er form ulasidan foy dalanib ularni 0,001 an iq lik d a nazariy hlsoblang va taq qo slan g. K V A N T F I Z I K A S I 6.9. P ashen seriyasi u ch u n esk p erim en td a k uzatilg an chiziqlarning to iq in u zuniiklari n = 4 u ch u n A.= 18751,3Â, n = 5 u chu n Á = 12817,6 Â, n = 7 u ch u n X = 10049,8 Â b o is a , ularni Pashin form ulasidan foydalanib 0 , 1 aniqlikda solishtiring. 6.10. B alm er seriyasi u ch u n v , = 82558,31Â ' va v 2 = 97491,36Â *. R ittsning k om binatsion prinsipidan foydalanib v 3 ni toping. 6.11. V odorod atom i energiyasini R idberg doim iysi R orqali ifo d a lang. 6.12. /jv = 13,6 - V - - T ev n, = 2 u c h u n y o ru g Ü k n i t o i q i n uzunlikni B alm erni birinchi o'zgaruvchi h ad i u ch u n toping. Bu c h i ziqni k o 'rish m um kinm i? 6.13. R ittsning kom binatsion prinsipini tushu ntirin g. V odorod a to - mi u ch u n term q a n d a y k o 'rin ish d a yoziladi? 6.14. Bor nazariyasi R idberg doim iysini Plank doim iysi bilan e m pirik b o g 'lay d i. U ning ifodasini tuzing. 6.15. e, m, h - universal doim iyliklardan R idberg doim iysini tu zing. U q a n d a y birlikka ega? Son qiym atini toping. 6.16. M avzuning 6.3-rasm ida sathlar va o 'tish la r diagram m asi ta s virlangan. q u y id ag i o 'tish la r u chun Wqj, ( 0 , 2 , (Op, chasto talarg a ifodasini tuzing. 6.17. O u y id a atom ning sp ektrial chiziqlari u ch u n o 'lc h a n g a n to 'lq in sonlar (sm ') d a keltirilgan. V 1 = 82258,27; 1 ^ 2 = 9 7 4 9 1 , 2 8 : v 3 = 102822,84; v ,= 105290,58; V 5 = 15232,97; v 6 = 20564,57; V 7 = 23032,31; V 8 = 5331,52; V 9 = 7799,30; v ,o = 2469,0. a) R itsning kom binatsion prinsipini tasdiqlovchi hollarni (ikkita to 'lq in sonlar farqi) toping; b) ham m a chiziqlar beshta term ni kom binatsiyasidan hosil bo'lishini ko'rsating va term chizmasi va o'tishlari diagram m asini chizing. 6.18.Term u c h u n odd iy formula toping. 6.19. T o 'lq in uzunligi X, = 102,60 n m va A ,2 = 97,27 nm b o 'lg a n chiziqlar Laym an seriyasiga tegishli. Shu chiziqlarga to 'g 'r i k elg an ch astotalar farqiga to 'g 'r i kelgan atom vodorodini spektrial ch izig 'in i to 'lq in uzunligini toping. 6 . 2 0 . 100 m q alinlikda b o 'lg a n d engizning yuqori qatlam id ag i su - vda lum inestsensiya xususiyatiga eg a b o 'lg a n bakteriy alarn in g k o n - sentratsiyasi 5 1 0 “' \ / l. H ar bir bakteriya h ar se k u n d d a 10"* foton c h i qaradi. F oto n n in g to 'lq in uzunligi 3,5 m km . Yuzasi 1 km^ va qalinligi 100 m b o 'lg a n suv qatlam ida m avjud b o 'lg a n bakteriyalarni barchasini hosil qilgan y o ru g 'lik n in g q u w a tin i toping. ------- -------------------------------------- 135 K V A N T F I Z I K A S I VII BOB M a vzm ATOMNING BARQARORLIGI. BOR MODELI VA UNING QO‘LLANILISHI Reja; 7.1. Atomning klassik nazariyasi. Rezerfordning planetar modell. 7.2. Vodorod atomi uchun yadro modeli. 7.3. Bor postulatlarL 7.4. Bor modeli va energetik holatlar. 7.5. Ridberg doimiyligi va spektral seriyalar. 7.6. Borning moslik prinsipi. ADABIYOTLAR 1. А .Н .М атвеев А томная ф и зи ка, М., Высш ая ш кола, 1989. 2. Д .И .Блохинцев О сновы квантовой м еханики, У., 1961. 3. А.А.Соколов, Ю .М .Аоскутов, И.У.Тернов К ван то вая м е х а ника, М., 1962. 4. Э.А .Н ерсесов О сновн ы е законы атом ной и ядерн о й ф и з и ки, М., 1988. 5. N .Bohr - Phil. M g., 1913. v. 26, p. 1 (оригинал). Masalaning qo‘yilishi. О Ч дап m avzularda biz asosan y o ru g iik n i k vant nazariyasi haq id a su h b at yuritdik. Endi ato m n in g ham en erg etik holatlarini kvantlanganligini k o ‘rsatishga vaqt keldi. Bu m avzuda atom ning dastlabki m odellari h aq id a s o ‘z boradi. A sosan R ezerford m odeh va Bor m odeli haq id a batafsil to'xtalam iz. Bor nazariyasi asosida y o r u g iik n i kvant nazariyasi, sp ek tral chiziqlar x usu siyati va Rezerford m odeli um um lashtiriladi. Bor nazariyasi asosida y u q o rid a keltirilgan m uam m olar oson tushuntiriladi. Bu m avzuni o iis h d a n asosiy m aqsad atom lam ing , u m um an o l g a n d a m ikrodunyo sistem alarini kvantlanganligini k o ‘rsatish; atom dagi tezliklar, radiuslar, h arak at m iqdori m om entlar va energ iy alarn i d isk ret, x arak terd a ekan ligin i k o ‘rsatish va u lam i m iqdori qiym atlarini to p ad ig an form ulalarni berish. T alabaning d unyo tu g 'ris id a g i kvant ta s a w u ri boyitish bosh m aqsaddir. 136 Mavzu qahramonlari > Jozef Jo n Tom son (1856-1940). 24 yo sh id a M an ch ester va Kembridj u n iversitetlarini bitirgan va K aventdsh laboratoriyasiga ra- hbariik qilgan. 1897-yilda elek tron ni k ashf etdi, atom ning birinchi m odelini yaratdi, m agnit va elektrm aydonga h arak at q ilayo tgan e le k tronlarning h arak ati u ch u n nazariya yaratdi, 1906-yilda o 'tk az g ic h larg a oid ishlari u c h u n N obel m ukofotiga sazovor b o id i. > Ernest R ezerford (1871-1937). Yadro fizika fanining asoschisi. 1895-yilda Y angizelandiya universitetida o 'q ig an , 1895-yilda A ngliyaga qaytib M an c h ester universitetida ishlagan. 1898-yil K anadada ish - lagan. 1899-yilda alfa va b etta-n u rlarn i ochgan. 1907-yilda A ngliyaga qaytib M a n c h e ste r universitetida ishlagan. 1911-yllda atom ni p la n e ta r m odelini y aratgan. 1908-yilda Rezerford N o b el m ukofoti bilan ta q d ir- langan. A 21_ K V A N T F I Z I K A S I VII bob. ATOMNING BABQARORLIGI. BOR MODELI VA UNING QO‘LLANILISHI 7.1. Atomning klassik nazariyasi. Rezerfordning planetar modeli Atomning klassik nazariyasi. Rezerfordning p la n e ta r modeli. Klassik fizika ta sa w u rid a turib tushun tirib berib b o im a y d ig a n m uam - m olard an yana biri atom ning barqarorligi m asalasi b o iib , u o ‘z nav b atid a atom tuzilishiga b o g iiq . Atom ning barqarorligji h aq id ag i m a salani hal qilish uni tarkibi va ichki stru kturasini b ilishg a taqaladi. N urlanish jarayonida chiziqli spektrlarni paydo b o iis h in i ato m g a dahl- dorligi о ‘sha davr fiziklari u ch u n ayon edi. S h uning u c h u n atom ning elem e n ta r zarra b o im a y , m u rakkab tuzilishga e g a ek an lig ig a ular sh u b h a qilm as edilar. Shu bilan birga atom tark ib ig a elek tro n ham taallu q li d e g a n fikrga ishonar edilar. Shunga q aram ay atom tuzilishi h aq id a aniq bir nazariya y o ‘q edi. Atom nazariyasini yaratish uchun, atom ni fizik sistem a sifatida ta- s a w u r qiladigan fizik m odel zarur edi. A tom ning en g b irin chi m odeli 1903-yilda inghz fizigi Jozef Jon Tom son tom o nid an berildi, shu yil- ning o ‘zida nem is fizigi Filipp Lenard atom u c h u n o ‘z m odelini berdi. Sal k eyinroq yapon olimi K .N agaoko o ‘zining atom m odelini taklif etdi. J.T om son m odeliga k o ‘ra, atom juda kichkina sh arch a b o 'lib (dia m etri 10 '°oi) uning b u tu n hajm i b o ‘ylab bir tek isd a m u sb at zaryadlar taqsim langan; bu m usbat e le k tr suyuqligining ayrim n u q talarid a e le k tronlar joylashgan. E lektronlarning soni shundayki, ato m n in g y ig 'in d i zaryadini nolga tenglashtiradi; boshqacha a y tg an d a atom ning elektr jih atid a n neytralligini ta ’m inlaydi. Biror sababga k o 'ra , elek tro n o ‘z m uvozanat ho latid an chetlash g an d a, un i m uvozanat h o latig a q aytaru- vchi kvazielakstik ku ch hosil bo'ladi. Bu k u ch n in g m iqdori elek tro n ning k o 'c h ish ig a proporsional. N atijada, atom ichida elek tro nlarning garm onik tebranishi v uju d g a keladi. M aksvell nazariy asiga binoan garm onik tebranishda h arak at qilayotgan elek tro n la rn in g tebranish ch asto tasig a ten g b o ig a n chasto tad a m onoxrom atik elek trom ag nit nu rlanishi chiqaradi. Tom son o 'z m odeliga tayan ib ato m n in g xarakterli alom ati b o 'lg a n u larning nu rlan ish spektrid agi chiziqli x arak terin i t u shuntirib berdi. Tom son m odelig a asolanib G.A.Lorents dispersiyasini elek tro n nazariyasini yaratdi. Bu nc zariya norm al va anom al dispersi- K V A N T F I Z I K A S I yalarni to ‘g ‘ri tu sh u n tirib berdi. K eyinroq Tom son m odeliga o 'x sh a g a n yadroning p ro to n -elek tro n m odeli yaratildi. 0 ‘z davrida Tom son m od- eU fizikada k a tta e ’tiborga eg a bo'ldi, biroq u k o 'p g a cho'zilm adi. Lenard m odeliga k o 'ra h ar xil m odda atom lari h a r xil sond agi yagona tashkil etu v ch ilard an iborat. Lenard m odeli ham m uvaffaqiyat qozonm adi. Yapon olimi N a g ao k o g a taalluqli atom m od elig a k o 'ra atom k atta massali m usbat zaryad atrofida aniq o raliqlardagi aylana b o 'y lab e le k tron joylashgan k o 'rin ish g a ega. Bu m odel ato m ning p lan eta r m o d e liga o 'x sh a g an b o'lib, faqat uning dinam ikasi y o 'q edi. Demak, atom fizikasi oldidagi m uam m o aslida neytral atom ichki tuzilishida m usbat va m anfiy zarralarning m avjudligi va u larning atom ichida taqsim lanishini xarakterlashini talab qiladi. N ihoyat 1911-yilda b u yuk ingliz fizigl Ernest Rezerford o 'zin in g shogirdlari G .G eyger va E.M arsden bilan birgalikda alfa zarralarni yupqa m etall zarlarida sochilishini ek sperim ental o 'rg anib, jm qorida aytilgan barcha m odellam i asossizligini k o 'rsa td i va k o 'p o 'tm ay ato m ning planetar m odelini yaratdi. Hozirgi paytda bu m odel atom ning yadro m odeli h am d eb yuritiladi. R ezerfordning p lan etar m odelini yaratilishi atom fizikasini o 'rg an ish d a va yadro fizikasi fanini v uju d g a kelishida k a tta burilish yasadi. Rezerford m odeliga k o 'ra atom m arkazida ju d a kichik m assiv yadro joylash g an b o 'lib , uning zaryadi -\-Z& ga teng. A tom ning d ey arh barcha m assasi y ad ro d a m ujassam lashgan bo 'lib , u n in g atrofida d o ira viy yoki elliptik o rbitalarda elektronlar h arak at qiladilar. A tom ning diametri - 10 ' “’ m atrofida bo'lib, u yadroning o 'lcham idan m} 100000 m arta katta. Elektron bilan yadro o ralig'i u lk an vakuum b o 's h - lig'idan iborat b o'lib, atom ning ichi ulk an kosm osdan iborat. A tom ning Rezerford m odeli k o 'p jihatdan O uyosh sistem asining tuzilishiga o'x sh ag an b o 'lg a n i u c h u n k o 'p in c h a atom nin g p lan eta r m odeli deb ham atashadi. A tom ning planetar m odeli o 'z m ohiyati jih atid an d i nam ik m odel b o 'lib , yuqorida sanab o 'tilg a n b arch a statik m odel- lardan tu b d an farq qiladi. 7.2. V o d o ro d a to m i u c h u n y ad ro m od eli O ddiylik u ch u n , faraz qilaylik. M assasi m va zaryadi —e b o 'lg a n elektron zaryadi + e b o 'lg a n proton (yadro) atrofida doiraviy órbita bo'ylab tekis h a ra k a t qilayotgan bo'Isin. P rotonnin g m assasi e le k tro n ning m assasidan 1836 m arta k atta b o 'lg a n i u c h u n birinchi qarash d a protonning h arak atin i e ’tiborga olmaymiz. 7.1-rasm d a proton atrofida doiraviy órbita b o 'y la b aylanayotgan elek tro n n in g chizm asi tasv irlan gan. 139 P i r ' 1 ■ P ..... > H"!,!' K V A N T F I Z I K A S I E lektronning orbitada tu tib turuvchi k uch - bu p ro to n bilan e le k tro n orasidagi Kulon tortilish kuchidir. Bu kuch F. = - 1 4Tie„ (7.1) b u n d a r - elek tro n n in g doiraviy orbitasining radiusi. N yutonn in g ik kinch i q o n u n ig a b i no an elek tro n tezlanish oladi, y a ’ni 1 4ne„ (7.2) 7 . 1 -T a sm . b u n d a -m a r k a z g a intilm a tezlanish. (7.2) ten g lam ad a n elek tro n n i k in etik e n ergiyasi K = - m v ' 2 STteo r ek anlig in i topam iz. S istem aning potensial energiyasi (7,1) g a k o 'ra 4 iie „ r (7,3) (7,4) ( 7 . 4 ) ifodadagi «minus» ishorasi b e rilg a n sistem ad a itarilish ku- chini em as, balki elek tro n n i p ro to n g a to rtilish k u ch in i xarakterlaydi; S istem aning to 'la energiyasi E - - K + U = — 1 8 n£n (7-5) bu nda, «minus» ishora sistem ani b o g 'la n g a n lig in i ang latad i. V odorod atom i u c h u n £ -e le k tro n n in g b o g 'la n ish energ iy asi bo'lib, u atom idan elektronni b u tu n la y c h iq a rib y ubo rish u c h u n k erak b o 'lg a n en g kichik energiyani x arak terlay d i. Uni ato m n i ionlashtirish energiyasi deb ham atashadi. V odorod a to m i u ch u n b o g 'la n ish e n e rg i yasi 13,53 e V ga tengligi eksperim entd_an m a ’lum . Bu m iqdorni (7.5) ten g lam ag a qo'ysak, órbita radiusi r ni. to p ish m u m kin b o 'lad i. Hisob r= 0 ,5 3 1 0 ~ '“ m = 0,53Â ekanligini k o 'r s a ta d i. Bu k atta lik n i Bor radiusi deyiladi, un ing qiym ati, bosh q a e k s p e rim e n ta l m eto d lar yordam ida o lingan qiym atlar bilan yaxshi m os tu s h e d i. E lektronni órbita b o 'y lab aylanish chasto tasi f - c h iz iq li v bilan b o g 'lan g a n , y a ’ni V = w ■ r = 2 i z f r , (?- 6 ) bu ifodani (7.3) g a qo'ysak. m { l 7 f r f --------- — - bundan elek tro n n in g órbita b o 'y lab aylanish chastotasi Ane^ r 2 n ] ¡ 4 n E f, m r ga ten g . (7.7) m unosabatga e, m va i ni qiymatlarini qo 'yib / = 6,7 -10'^ Gs ekanligini topam iz, R ezerfordning p lan etar m odeli negizida atom tuzi- lishini tu sh u n tirish d a m a iu m y u tuqlarga erish ilg aniga qaram ay, bir q ato r ju d a m uhim m asalalar turardiki, ularni klassik nazariya pozitsi- yasida turib u m u m an tushuntirib bo'lm as edi. K lassik elek tro d in am ik a qonunlariga ko 'ra; 1. Tezlanishli h a ra k a t qilayotgan har q a n d a y zaryad lang an zarra, uzluksiz ravishda elek tro m a g n it nurlanishi kerak. 2. M azkur n u rlan ish n in g chastotasi -V , yad ro atrofida ay lan a y o t gan zarraning aylanish chastotasi - / ga te n g b o 'lish i kerak, y a ’ni v = / . U shbu m o delga k o 'r a atom ning to 'la energ iy asi vaqt o 'tish i bilan kam ayishi, aylanish chastotasi esa uzluksiz o 'sish i kerak. O d d iy h i sobga k o 'ra 1 0 '® s v aq t ichida elektron y ad ro g a tu sh ib qolishi k erak b o 'lad i. Ikkinchi to m onidan, haq iqatan ham bu m od el to 'g 'r i b o 'lsa, vodorod atom ining o p tik spektri ham uzluksiz b o 'lish i kerak, afsuski b u n d a y emas, ch u n k i b u xulosa eksperim ent natijalarig a ziddir. Ikkala x ulosa ham eksperim ent natijalariga m u tla q o zid; atom barq aro r sistem a, atom spektrlari uzlukli, chiziqlidir. K o'rib turibsizki, vodorodning p lan eta r m odeli ato m n in g b a rq a ro r ligi va chiziqli sp ek trlar m uam m osini um um an hal qila olm adi. Shu sab ab g an k o 'ra u n d a n voz kechishga to 'g 'r i keldi. 7.3. Bor p o s tu la tla ri D aniyalik N ils Bor o 'z oldiga ju d a k a tta vazifani q o 'y d i. U bir y o 'la u ch ta vazifani hal qilishga kirishdi. S p ek tro sk o p iy ad ag i chiziqli spektrlarni, y o ru g 'lik n i kvantlardan tuzilganlig ini va R ezerfordni yadro m odelini bir n u q tay i nazardan tu sh u n tira b era oladigan nazariya y aratishni m aq sad qildi. Turlicha b o 'lg a n tajriba natijalarni y ag o n a ilm iy n uq tayi n azard an tushuntirish u ch u n klassik fizikani k u ch i etm as edi. Bu m asalani hal etish uchun y an gich a fikr, yang jch a ta s a w u r k erak edi. Buni a n g lag a n Bor tez orada o 'z in in g p o stu la tla rin i berdi. _________ 141 K V A N T F I Z I K A S I 1911-yilda Nils Bor K o p en g ag en d a doktorlik u n vo niga sazovor b o id i. 0 ‘z ilmiy ishlarini davom ettirish m aqsadida u A n gliyaga keldi. U ning ilm iy ishlanga J.T om son va E inest Rezerford rahb arlik qildi. Bor R ezerfordni planetar m - o d e li n i darrov qabul qildi va tez orada ato m n ing yangi m odelini yaratdi. Bu m odelni asosi sifatid a quyidagi p o stulatlarni asos qilib oldi. P lanetar m odelni tu zatish u c h u n Bor pos- tulatlari: 1. E lektron vodorod ato m i-n in g protoni atrofida K ulon k uchlari ta ’sirida v a N yutonning ikkinchi qo n u n ig a mos ravishda doiraviy o rb i tad a tek is h arak at qiladi. 2. A tom da elek tro n istalgan orbitalarda ham h a ra k a t qilaver- maydi. M um kin b o ig a n o rbitalardan faqat elek tro n n in g im puls m o m enti L = Ttf&r = n — = n h , n = 1,2,3,... (7.8) 2 л shartiga b o ‘ysungan orbitalargina rux sat etilgandir, b u n d a Ä =1,05 • 10 “^'* j-s. 3. R uxsat etilgan orb itada h a rak at qilayo tgan elek tro n uchun, atom o 'z id a n energiya chiqarm aydi. 4. Energiyasi Д b o 'lg a n o rbita- E f elek tro n o 'tg a n d a ch astotasi E , ~ E , d an energiyasi b o 'lg a n orbitaga atom (7.9) 7.2-iasm. g a te n g b o 'lg a n foton chiqaradi. M a salan, 7.2-rasm da elektron п - Ъ orbitadan n - 2 orb itag a (AB o'tish) o 'tg a n d a у - E , - E , h 1 ch asto tag a eg a b o 'lg a n foton chiqaradi. Bu chiqarish spektrini d iskretligini xarakterlaydi. A ksincha e le k tron n = 2 orbitadan /7 = 3 orbitaga o 'tg a n d a (CD o 'tish ) atom i h v = E j — E j energiyaga eg a b o 'lg a n fotonni yutad i. Y utilish spek tri sh u n d a y tushuntiriladi. 7.4. Bor modeli va energetik bolatlar Bor o 'zin in g m odelini yaratishrid Rezerford m o d eh n i asos qilib oldi. B orning birinchi po stu lati b u R ezeiiordni m odeli b o 'lib , sistem a- Download 11.27 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling