E. rasulov, U. Begimqulov
Download 11.27 Mb. Pdf ko'rish
|
152 K V A N T F I Z I K A S I 7.33. A w a lg i m asala natijasidan foydalanib Ef ni nozik stru k tu ra doim iysi a va R idberg doim iysi orqali ifodalang. N im a u ch u n b u n d a y jfodalash qulay? 7.34. £ '/= 0 b o 'lish i u ch u n 7.32-m asalada qaysi k attalik ch ek sizga jntilishi kerak? N im a u c h u n E, ni en erg etik sath larining asosiy stru k - tu ra si u ch u n relativistik tuzatish deb ataladi? 7.35. Л ning ju d a k a tta qiym atlarida ikkita q o 'sh n i orbitalarnin g (n ya (Л - 1 ) kvant sonlari bilan) radiusiari orasidagi farq jnuA osabatni qano atlan tirish in i ko'rsating. 7.36. B orning m oslik prinsipi o'rinli b o 'lish i u c h u n q an d a y sh artlar bajarilishi kerak ? Bu sh artlar bir-biriga ekvivalentm i? 7.37. n ning ju d a k a tta qiym atlari u ch u n elek tro n n sath d an л-1 sa th g a o 'tg a n d a vodorod atom idan chiqayotg an y o ru g 'lik chastotasi V = 1ж„ ga te n g ek anligini k o 'rsa tin g . Bunda v - n u rlanish chastotasi, v - ele k tro n teziigi, - órbita radiusi. ^ 7.38. Bor nazariyasiga binoan hisoblangan n u rlanish ch asto tasi v m oslik prinsipig a k o 'r a elektronning órbita b o 'y la b aylanish ch asto tasi f g a te n g ekanlig ini k o 'rsa tin g . N im a u ch u n bu h o ld a ch asto talar m o s- , i lik p rin sip ig a b o 'y su n a d i. ^ 7.39. M oslik prinsipi klassik nazariya bilan k v ant nazariya orasida « k o 'p rik » vazifasini o 'ta y oladim i? Javobingizni izohlang. 7.40. M oslik p rinsip m azm uni nim ada? t 153 t K V A N T F I Z I K A S I VIII BOB M avzu: VODORODSIMON ATOMLAR UCHUN BOR MODELI. BOR NAZARIYASINING EKSPERIMENTAL TASDIGT Reja; 8.1. Vodorodsimon atomlar. Pikering seriyasi. 8.2. Yadro harakatiga tuzatish. 8.3. Elastik va noelastik sochilish 8.4. Frank-Gerts tajribasi. ADABIYOTLAR 1. Д .И .Блокинцев. О сновы квантовой ф и зи к и . М.; «Высшая ш кола», - 1961. 2. А.Н. М атвеев. А томная ф и зи ка. М.; «В ысш ая ш кола», - 1989. 3. А.А.Соколов, Ю .М .А оскутов, И .М .Тернов. К ван то в ая м е х а ника. М.; -1962. 4. Э.В.Ш польский. А томная ф и зи ка. М.: - 1960. 5. Г.Герцберг. А томны е сп ек тры и строени е атом ов. М.: «ИЛ», - 1949. 6 . Г.Герцберг. С пектры и строен и е двух атом ны х молекул. М.: «ИЛ», - 1949. 7. М .В.Волькенштейн. С тро ен и е молекул. М.; «Н аука», - 1967. 8 . N .Bohr - Phil. M ag., 1913. v. 26, p. 1 (оригинал). Masalaning qo‘yilishi: Bor nazariyasining yaratilishi atom tuzil- ishini o 'rg a n ish d a en g k a tta q ad am bo'ldi. U vodorod atom i tuzilishi, chiziqli spek trlarni ju d a yaxshi tushuntirib berdi. Lekin sh u chiziq larn ing intensivligini hisoblash y o 'lin i ko 'rsatm ad i. Bor nazariyasi vodorod ato m id an keyin kelg an geliy atom ini tu sh un tirish ga q u rb i etm adi. Bi roq Bor nazariyasi vodorodsim on atom lar sp ek trin i to 'g 'r i tu sh u n tira oldi. S hu sababli bu m avzuda bir karrali ionlashgan g eliy atom i Bor nazariyasi doirasida tah h l qilinadi. Shu bilan birga b u m avzuda yadro h arak atin i inobatga oigan Bor nazariyasiga ham e ’tib o r berildi. S o 'ng ra F ran k -G erts tajribasi orqali atom ning statsionar h olatlari h aq iq atd a n ham m avjud ekanligi haq id a so 'z yuritiladi. Bu m avzuni o 'tish d a n asosiy m aqsad Bor m odelini vodorodsim on atom larga tatb iq etish orqali Bor nazariyasining m uvaffaqiyatini k o 'r- 154 K V A N T F I Z I K A S I satish; vodorod ato m id a yadro (proton) ning h arak atin i e ’tibo rg a olib Bor nazariyasiga tuzatish kiritish; statsio n ar en e rg etik holatíarining m ayjudligini ek sp erim en tal tasdiqlash. M avzu q a h ra m o n la ri: 1 . Nils X endrik David Bor (1886-1962) K o p en g ag en d a fiziologiya professori oilasida tu g 'ilg an . 1911-yilda d o k to rlik dissertatsiyasini yo- qlagan, 1914-yilda Bor M a n c h e ste r u n iversitetid a o 'qituv chilik qilgan. 1920 -yilda Bor B erlinga kelgan, P lan k va G erts bilan tanishgan. 1922- yilda Bor elem en tlarn in g davriy sistem asini nazariy asoslagan. Borning nazaryasi b o 'y ich a 7 1 -eIem en t G afniy ochilgan. 1927-yilda to'Id iruv ch i prinsipini yaratgan. Yadro fizikasini rivojlanishida Bor k a tta xissa q o ‘- shdi. 1938-yilda y a d ro n in g to m ch i m odeli va tark ib iy m odelini berdi. 1939-yilda y ad ro n in g b o iin is h nazariyasini yaratd i. 1943-yilda ho k i- m iyatga G itler k eig a n d a n s o ‘ng D aniyadan Shvetsiyaga, so ‘ng A ngli- yaga qo chishga m ajb u r b o id i. Y adro bom basí yaratilishida qatnash di. 1922-yilda atom stru k tu rasi va n u rlan ish d ag i izlashlari u ch u n N obel m ukofotiga sazovor b o id i. 2. G.K.Yuri d e te riy atom ini kashf etg an lig i u c h u n 1934-yilda k i- myo fani b o 'y ic h a N obel m ukofotiga sazovor b o 'lg an . 3. Jeym s F rank (1882-1964) G am burgda (Olm oniya) tu g 'ilg an . G eydelberg un iv ersitetid a 1901-1902 3 álda, s o 'n g 1906-yilda Berlin universitetini bitirgan. 1920-1933 yillarda G e ttin g en shahridagi Fizika institutida d irek to rlik qilgan. 1925-yilda G erts bilan b irg alik da e n e r getik sathlarni ek sp e rim e tal k ashf etg an i u c h u n N obel m ukofotiga s a zovor bo'lgan. 4. G ustav Lyudvig G erts (1887-1975) - O lm oniyaning G am burg shahrida tu g 'ilg a n . «Fillips» firm asining fizika laboratoriyasida ish- lagan. «Simens» firm asining ilm iy ta d q iq o t lab orato riy asig a rahb arlik qilgan. L eypsigdagi fizika in stitu tid a re k to r b o 'lg a n . 1925-yilda F rank bilan birgalikda atom ni diskret sathlarini ek sp erim en tal tasd iqlagan i uchun N obel m ukofoti oigan. 155 VIII bob. VODORODSIMON ATOMLAR UCHUN BOR MODELI, BOR NAZARIYASINING EKSPERIMENTAL TASDIGT 8.1. Vodorodsimon atomlar. Pikering seriyasi Bor nazariyasi atom tuzilishi nazariyasini rivojlantirishda katta q ad am b o id i. Y uqorida k o id ik k i, Bor nazariyasi v o do ro d atom ining sp ek trial chiziqlari chasto talarin i to ‘g ‘ri tavsiflab b era oldi. Davriy sis tem an in g vodorod atom idan k eyin joylashgan geliy atom i u ch u n Bor nazariyasining k u ch i o im a d i. Lekin Bor nazariyasini vodorodsim on atom larga m uvoffaqiyat bilan q o ila s h mum kin. Z aryadi Ze ga ten g y ad ro va b itta elek tro n d an tash k il topgan ato m lar vodorodsimon atomlar d eb ataladi. M asalan, bir k arrali io n lash g an geliy atom i He* (z = 2), ikki karrali io nlashg an litiy atom i (z = 3) yoki u ch karrali io nlashgan berilliy atom i Be*^* v o d o ro d sim on atom lardir. V odorodsim on atom u c h u n N yutonn in g ikkinchi q o n u n ig a k o ‘ra 1 Z é 4nE(, r^ r Ikkinchi m uhim ten g lam a Bor nazariyasiga asosan I = m v r = nh (8.1) ( 8 . 2 ) b o ia d i. 8 . 1 -jadvalda vodorod atom i va vodorodsim on atom uchun x arak terli tenglam alari keltirilgan. Bu teng lam alard a v o d oro d atom i u c h u n yozilgan e^ k attalik vodorodsim on atom lar u c h u q k a tta lik k a alm ashtirilgan. Jad v a ld a n k o'ram izki n -k v a n t sonining b erilg an qiym ati uchun vodo rodsim o n atom larning elek tro n orbitalarining rad iu si vod orod a t om ining elek tro n orbitasi rad iu sid an z m arta kichik, en erg iy ad an m os qiym atlari esa (absolyut qiym atiga ko'ra) m arta katta. M a salan, bir k arra ionlashgan geliy atom i He* (z = 2 ) uch un ; asosiy holat \ “X fk en ergiyasi — ^ - 2 ^ = -54,4 e F , (n = l) . Birinchi u y g 'o n ish holati 156 K V A N T F I Z I K A S I {n 1 Q /Z - 2 ) u ch u n £ = - - ^ - 2 - = - 1 3 , 6 e F ■ Ikk inchi u y g 'o n ish h olati (n = 3) u ch u n £3 = - ^ ^ - 2 ^ = - 6 ,0 4 e F - Q izig 'i sh u n d ak i n = 2,4,6 va h.k.ga to 'g 'r i k e lg a n en e rg etik sathlarning en erg iy a qiym ati vodorod atom ining n = 1,2,3 va h.k. holatd an en e rg etik qiym atlariga ten g. B un dan chiqadiki / / e " atom ida elektron n = 4 sath d an n = 2 sath g a o 'tg a n d a ch iq ilg an fotonning to 'lq in uzunligi vodo rod atom ida e le k tron n = 2 sath d an n = l sath g a o 'tg a n d a ch iq arg an fotonning to 'lq in uzunhgiga ten g b o 'lad i. Bu o 'tish lar 8.1-rasm d a k o 'rsa tilg a n rasm dan k o'rib turibsizki vodorod atom i u chu n berilgan Laym an seriyalarining (n = l g a o'tish) k o 'p chiziqlari H e^ atom idagi Pikering seriyasidagi (n = 2 sath g a o 'tish ) o 'tish chiziqlariga m os keladi. Bu voq ea k o 'p tadqiqotchi spek tro sk o p istlarn i k o 'p ch a lg 'itg a n . 8 . 1 -jadvaidan k o 'r a - ' sizki H e^ u c h u n R idberg doim iyhgi ham vodo ro d n in g R idbergidan m arta katta, y h olda «, —> o'tish to 'lq in son v = ^ ham m arta Ä kattadir. 8 .î-ja d va l Vodorod atomi Vodorodsimon atomlar Yadro harakatiga tuzatish 47teJr 2 me Ë= — 1 13,6 « = ■ m e 64 c , m 1 = ^ , m r v = Rc- 1 _ 1 V ’f n i gs n = £ = - n , m m ze " mz^e' 1 ^_13,6¿' n- ~ 64/r^£¡ti^ c r - ^ V = Rcz ^n-f n, gs r , , 64/re^hc v = R^-(\ L _ ± V'’/ J ___ 1_ nf , m 157 K V A N T F I Z I K A S I M—^ rt=4 «=3 «=2 n=\ Layman seriyasi VODOROD n=8 n-1 n=6 «=5 n=4 n=3 «=2 Jk* Pikering seriyasi. Bir k a rra io n lash g an geliy atom i (H e^) £■, = -0,85 eV £ =-l.n eV = -1,51 e V 6 E, = -2,08 eV £4 = -3 ,4 0 eV E, = -6,04 eV = - I 3 ,6 eV S. ¡-rasm. 8.2. Y^dro harakatiga tuzatish Bor nazariyasida massiv yadroni qo‘zg‘almas deb faraz qildik. Vodorod atomining aniq modelida yadroning harakati ham inobotga ohnadi. Massasi m boigan elektron va massasi M boigan proton massa markazi k deb atalgan nuqta atrofida aylanadilar (8.2-rasm) a; va - elektron va yadroni mos ravishda massa markazigacha boigan masofalar. 8.2-rasmga ko'ra r = r^ + r„ - Massa markazi ta’rifiga binoan Mr„ = mr^ (8.3) va (8.4) ni va ga nisbatan echsak , M , = (-77— y (8.3) (8.4) (8.5) ( 8 . 6 ) K V A N T F I Z I K A S I lar kelib chiqadi. Borni ikkinchi p ostulatiga muvofiq, m assa m arkaziga nisbatan t o i a im puls m om enti L = = nh (8.7) ga teng. B unda T,, = (Or„ va = Cür^ yadro va elektro n n in g chiziqli tezliklari. (8.7) ni L = M íor/ + mcor" = nh k o'rinishda yozam iz. ( 8 . 8 ) ga (8.5) va ( 8 . 8 )ni olib kelib q o 'y sa k = n h form ulaga e g a bo 'lam iz. Bunda m M |X = ---------- m + M larni olamiz. jJ. - keltirilgan massa deyiladi. • Yadro ( 8 . 8 ) (8.9) ( 8 . 10 ) (8.9) form uladagi (o ni o 'rn ig a Z ni q o 'y sak , u h olda statsio n ar r holatlar u ch u n I = |AO)r^ = i f l (8.11) o 'rin h b o 'lad i. Bu form ula (7.8) form ulaga o 'x sh a sh bo'lib, fa q at e le k tronning m assasi o 'rn ig a keltirilgan m assa yozilgan. V odorod atom ining potensial energiyasi ga teng, k in etik energiyasi esa 47t£o T 159 if = ^ m^^e + ^ ^ (mi^e + Mf n ) k o 'rin ish g a eg a bo'ladi. U shbu form ulada biroz alm ashtirishlar qilib 1 ( 8 . 12 ) K = ~H(£>V 'k o 'rin ish d ag i ten glam aga eg a bo'lam iz. E nda (7.2) form ulani yad ro harakatini e ’tib orga o ig an h o ld a y o zamiz: 1 = m V n = TTKoV- Bu form ulaga (8.5) dagi ni qo'ysak, 1 4 ti 8„ r va uni 4718o r M + m e 2 = Ц (0 r (8.13) k o 'rin ish g a keltiram iz. œ ni o 'rn ig a (8.9) ifodani q o 'y sa k 1 4ne„ T ni olam iz va b u n d an . 2 * 2 r = r = AnzQirh (8.14) ni topam iz. (8.14) form ula (7.11) form ulaning xu dd i o 'z i b o 'lib , u n d a (8.14) dag i m ni o 'rn ig a faqat ß yozilgan. Yadro h arak atig a tu zatish ino batga o lin g an d a vodorod atom ining statsionar orbitalarining rad iu si (8.14) form ula bilan topiladi. Yadro h arakatiga tuzatish kiritg an d a elek tro n n in g k in e tik e n e r giyasi ( 8 . 12 ) b o 'lg a n i u ch u n v o dorod atom ining to 'la energ iy asi ц e 3 2 n h o h ^ 1 eV (8.15) form ula bilan aniqlanadi. X uddi shunga o 'x sh a g an ifodalarni Ridberg doim iysi va elektron o 'tish d a ch iq q an fotonning ch asto tasi va to 'lq in uzu n lig ig a ham yozish m um kin: 6471^60^^ C ' m (8.16) 160 K V A N T F I Z I K A S I 64nV,ñ^ 1 1 Gs V = _______ f i - ± ' 64n^egñ^c nf^ m (8.17) (8.18) V odorod atom i u c h u n yadro h arakatiga tuzatish kiritilgan form u lalar 8 . 1 -jad v ald a keltirilgan. Yadro h arak atin i tuzatishni hisobga oigan ten g lam alar 1 jadv ald a keltirilgan. Yadroni h arak atig a tuzatish keltirilg an va y adroni h a r a k atig a tuzatish k eltira olm agan en erg etik sath lar 8.3-rasm da tasvir langan. E.^ ------ E . b) 8.3-rasm. Y adroning h arak atin i hisobga oigan e n e rg e tik sath lar = 0 (8.3, b-rasm ) to m o n g a ozgina siljigan. A m erika fizigi G.K.Yuri > R^ d an foydalanib d eyteriyni kashf etdi. 1934-yilda d e 3 rteriyni kashf etilganligi m unosabati bilan Y uriga kim yo b o 'y ich a N o b el m ukofoti berildi. 8.3. E la stik v a n o e la s tik to ‘q n a sh ish Bor n azariyasida postulat sifatida b erilgan d isk ret statsio n ar (turg'un) holatiarn in g m avjudligini bevosita tasdiqlovchi ek sp erim en t Jem s F rank va G ustav G erts tajribasi bo 'ld i, Bu tajribaning xulosalarini yaxshi tushunish m aqsadida qisqa ravishda atom ning u y g 'o n ish i va «optik» sath lar orasida elektron o 'tish lar m asalasini k o 'rib chiqam iz. Shuni eslatish lozimki, boshlan g 'ich k in etik energ iy an in g o 'z g a - rishiga qarab, to 'q n a sh ish la r elastik va n oelastik tu rg a ajraladi. A gar 161 WHi"t4F (К’Г' K V A N T F I Z I K A S I ikki zarraning to 'q n ash ish jarayon ida ularning b o sh la n g 'ic h k inetik energiyalarining yig 'in d isi to 'q n a sh ish sodir b o 'lg a n d a n k ey ing i k i n etik energiyalari yig'in d isig a te n g bo'lsa, garchi ja ra y o n d a n keyin en e rg iy a b oshq ach a taqsim langan b o 'lsa ham , b u jaray o n n i elastik to 'q n a sh ish deyiladi. £ „ = O I £,= 4,88 eV E, E, E„ = - 5 , 5 4 eV Д = 2536 A E g = -10,42 ; eV 8.4-rasm. Simob atomining spektri. Aks holda, ag ar to 'q n a sh ish jarayoni b o sh lan g 'ich k in e tik e n e rg i y aning bir qism i to 'q n ash u v c h i zarralardan birining ich k i energiyasini o 'z g artirish g a sari bo'lsa, b u n d a y jarayon noelastik jaray o n d eb yu rita- ladi. Sim ob atom i k ab i o g 'ir atom lam ing ichki q o biqlarida jo y lan g an elek tro n yadroning elek tro statik tortishi b ilan q a ttiq b o g ' langan. S huning u ch u n ularni atom dan «uzib» olish u c h u n k a tta e n e r giya kerak . Bu elek tro n lam i b o g 'lan ish energiyasi b ir n ec h a m ing elek tro n voltga etadi. Tashqi (valentli) elektronlari esa yad ro bilan k uchsiz b o g 'lan g a n . U larning b o g 'lan ish energiyasi b irq a n c h a elek tron v oltga teng. F rank G erts tajribasida faqat tashqi (valentli) elektro n lar "qatnashadi". Simob atom ining elektroni u ch u n m os b o 'lg a n sh u n d ay sath lar 8.3-rasm da keltirilgan. Bu en e rg etik sath larn i o p tik sath lar deb ataladi, ch u n k i ular orasidagi istalgan o 'tish d a to 'lq in u zunligi k o 'z g a k o 'rin g a n sohaga fotonlarning chiqishi yoki yutilishi k o 'rilad i. R asm dan ko'ram izk i asosiy holatdagi (G) valen tli elek tro n n in g energiyasi E^- = — 10,42 eV. B oshqa en ergetik h o latlar H ,I,S va ha- kozo u y g 'o n g a n holatlarni aks etiradi. Birinchi u y g 'o n g a n h o lat [H) energiyasi: E¡j = - 5 , 5 4 eV. Asosiy holatda birinchi u y g 'o n g a n h o latg a elek tro n n i o 'tish i u c h u n zarur b o 'lg a n en erg iy a (8.3-rasm da 1- K V A N T F I Z I K A S I . i ■ J J L J ; chiziq) teng: = E„-E^; = - 5 , 5 4 e V - ( - 1 0 ,4 2 eV) = 4,SSeV; bu e n e r giya sim ob atom ining birinchi kritik potensiyaii d eb ataladi. Q an d ay d ir sabablar ta ’sirida sim ob atom i birinchi u y g 'o n g a n holatg a o 'tg a n bo 'lsa, elek tro n ju d a qisqa paytda ( = 1 0 ”*c) y an a asosiy holatig a ( 2 - chiziq) qaytadi. Bu o 'tish jarayonida energ iy asi E^ = 4 ,8 8 eV ga, Pie to 'lq in uzunligi — = 2 5 3 6 1 0 ”'“ м b o 'lg a n foton n u rla- Ee nadi (3-to 'lq in sim o n chiziq). Rasm dan ko 'riam izk i sim ob atom ining ionizatsiya energiyasi 10,42 eV ga teng. Past bosim da b o 'lg a n simob b u g 'id a n sek in harak atlan ay o tg an elektron lar d astasi o 'ta y o tg a n bo'lsin. A gar elek tro n larn in g k in etik energiyasi 4,88 eV d an kam bo'lsa, u h olda bu elek tro n larn in g sim ob atom i bilan to 'q n a sh ish i elastik bo'ladi, ch u n k i elek tro n n i ilgarilanm a h arakatining k in etik energiyasi o'zgarm aydi. E lektronlarning k in etik energiyasini bir qism ini y o 'q o tish i = ■ К ^ — К (8.19) (m + M) M form ula bilan aniqlanadi. Bunda, m -e le k tro n m assasi, M -sim ob atom ining m assasi, K = —m ÿ - elek tro n n in g d astlab ki energiyasi. 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