Sabit bar 6.63. Plank sabiti və işığın kvant təbiətinin həndəsəsi


DAİMİ BARh, təbiətin universal ədədi sabitlərindən biri, mikroskopik miqyasda maddənin və enerjinin davranışını təsvir edən bir çox düstur və fiziki qanunlara daxildir. Bu sabitin varlığı 1900-cü ildə Berlin Universitetinin fizika professoru M.Plank tərəfindən kvant nəzəriyyəsinin əsaslarını qoyan əsərində əsaslandırılmışdır. Onun ölçüsü ilə bağlı ilkin təxminləri də verib. Plank sabitinin hazırda qəbul edilmiş qiyməti (6,6260755 ± 0,00023)H 10 –34 JH s-dir.

Plank bu kəşfi qızdırılan cisimlərin yaydığı şüalanma spektrinin nəzəri izahını tapmağa çalışarkən etdi. Belə şüalanma çoxlu sayda atomdan ibarət olan bütün cisimlər tərəfindən mütləq sıfırdan yuxarı istənilən temperaturda buraxılır, lakin o, yalnız suyun qaynama nöqtəsinə yaxın 100°C və ondan yuxarı temperaturlarda nəzərə çarpır. Bundan əlavə, o, radiotezlikdən infraqırmızı, görünən və ultrabənövşəyi bölgələrə qədər bütün tezlik spektrini əhatə edir. Görünən işıq bölgəsində radiasiya yalnız təxminən 550° C-də kifayət qədər parlaq olur. Vahid vaxtda radiasiya intensivliyinin tezlikdən asılılığı Şəkildə göstərilən spektral paylanmalarla xarakterizə olunur. Bir neçə temperatur dəyəri üçün 1. Müəyyən bir tezlikdə radiasiya intensivliyi müəyyən bir tezlik yaxınlığında dar tezlik diapazonunda yayılan enerjinin miqdarıdır. Əyri sahəsi bütün tezliklərdə yayılan ümumi enerjiyə mütənasibdir. Göründüyü kimi, temperaturun artması ilə bu sahə sürətlə artır.

Plank nəzəri olaraq spektral paylama funksiyasını əldə etmək və iki sadə eksperimental şəkildə qurulmuş nümunənin izahını tapmaq istəyirdi: qızdırılan cismin ən parlaq parıltısına uyğun gələn tezlik mütləq temperatura mütənasibdir və 1 vahid sahədə yayılan ümumi enerji. mütləq qara cismin səthi onun mütləq temperaturunun dördüncü qüvvəsidir.

Birinci nümunə düsturla ifadə edilə bilər

Harada n m- maksimum şüalanma intensivliyinə uyğun gələn tezlik; T- mütləq bədən istiliyi və a– emissiya edən obyektin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq sabit. İkinci nümunə düsturla ifadə edilir

Harada E- 1 s ərzində vahid səth sahəsi tərəfindən buraxılan ümumi enerji, s emissiya edən obyekti xarakterizə edən sabitdir və T- mütləq bədən istiliyi. Birinci düstur Wien yerdəyişmə qanunu, ikincisi isə Stefan-Boltzmann qanunu adlanır. Plank bu qanunlara əsaslanaraq istənilən temperaturda yayılan enerjinin spektral paylanmasının dəqiq ifadəsini əldə etməyə çalışırdı.

Bu hadisənin universal təbiəti termodinamikanın ikinci qanunu nöqteyi-nəzərindən izah edilə bilər ki, ona görə fiziki sistemdə özbaşına baş verən istilik prosesləri həmişə sistemdə istilik tarazlığının yaradılması istiqamətində gedir. Təsəvvür edək ki, iki boş bədən var AINŞəkildə göstərildiyi kimi, bir-birinə baxan eyni temperaturda müxtəlif formalar, müxtəlif ölçülər və müxtəlif materiallar. 2. Fərz edək ki, A V IN olandan daha çox radiasiya daxil olur IN V A, sonra bədən IN səbəbiylə istər-istəməz istiləşərdi A və tarazlıq kortəbii şəkildə pozulacaq. Bu ehtimal termodinamikanın ikinci qanunu ilə istisna edilir və buna görə də hər iki cisim eyni miqdarda enerji buraxmalıdır və buna görə də kəmiyyət s(2) düsturunda sonuncunun bir növ boşluq olması şərti ilə emissiya səthinin ölçüsü və materialından asılı deyildir. Əgər boşluqlar hər hansı bir tezlikli radiasiya istisna olmaqla, bütün radiasiyaları süzgəcdən keçirən və əks etdirən rəngli ekranla ayrılsaydı, o zaman deyilən hər şey doğru qalardı. Bu o deməkdir ki, spektrin hər bir hissəsində hər bir boşluq tərəfindən buraxılan şüalanmanın miqdarı eynidir və boşluq üçün spektral paylanma funksiyası universal təbiət qanunu xarakteri daşıyır və dəyəri. a düsturda (1), kəmiyyətə bənzər s, universal fiziki sabitdir.

Termodinamikanı yaxşı bilən Plank problemin bu xüsusi həllinə üstünlük verdi və sınaq və səhv yolu ilə spektral paylanma funksiyasını hesablamağa imkan verən termodinamik düstur tapdı. Nəticə düstur bütün mövcud eksperimental məlumatlara və xüsusən də (1) və (2) empirik düsturlara uyğun idi. Bunu izah etmək üçün Plank termodinamikanın ikinci qanununun təklif etdiyi ağıllı hiylədən istifadə etdi. Maddənin termodinamikasının şüalanmanın termodinamikasından daha yaxşı öyrənilməsinə haqlı olaraq inanaraq, o, diqqətini ilk növbədə boşluğun içərisindəki şüalanmaya deyil, onun divarlarının maddəsinə yönəldirdi. Wien və Stefan-Boltzmann qanunlarına daxil edilən sabitlər maddənin təbiətindən asılı olmadığı üçün Plankın divarların materialı ilə bağlı hər hansı fərziyyələr irəli sürmək hüququ var idi. O, divarlarının hər birinin fərqli tezlikli çoxlu sayda kiçik elektrik yüklü osilatorlardan ibarət olduğu bir modeli seçdi. Osilatorlar onlara düşən radiasiyanın təsiri altında enerji yayaraq salına bilər. Bütün proses elektrodinamikanın tanınmış qanunlarına əsaslanaraq öyrənilə bilərdi, yəni. spektral paylama funksiyasını müxtəlif tezlikli osilatorların orta enerjisini hesablamaqla tapmaq olar. Düşünmə ardıcıllığını tərsinə çevirən Plank, təxmin etdiyi düzgün spektral paylama funksiyasına əsaslanaraq, orta enerji üçün bir düstur tapdı. U tezlikli osilator n mütləq temperaturda tarazlıqda olan boşluqda T:

Harada b eksperimental olaraq müəyyən edilmiş dəyərdir və k– termodinamikada və qazların kinetik nəzəriyyəsində rast gəlinən sabit (ilk dəfə Plank tərəfindən təqdim olunsa da, Boltsman sabiti adlanır). Çünki bu sabit adətən çarpanla gəlir T, yeni sabiti təqdim etmək rahatdır h= b k. Sonra b = h/k və düstur (3) kimi yenidən yazıla bilər

Yeni daimi h və Plank sabitini təmsil edir; onun Plank tərəfindən hesablanmış dəyəri 6,55H 10-34 JH s idi ki, bu da müasir dəyərdən təxminən 1% fərqlidir. Plank nəzəriyyəsi kəmiyyəti ifadə etməyə imkan verdi s düsturda (2) vasitəsilə h,k və işığın sürəti ilə:

Bu ifadə eksperimentlə sabitlərin məlum olduğu qədər dəqiqlik dərəcəsinə uyğun gəlirdi; Daha sonra daha dəqiq ölçmələr heç bir uyğunsuzluq aşkar etmədi.

Beləliklə, spektral paylanma funksiyasının izahı problemi “sadə” məsələyə endirildi. Sabitin fiziki mənasının nə olduğunu izah etmək lazım idi h daha doğrusu işləyir hn. Plankın kəşfi ondan ibarət idi ki, onun fiziki mənası yalnız mexanikaya tamamilə yeni “enerji kvantı” anlayışını daxil etməklə izah edilə bilər. 14 dekabr 1900-cü ildə Alman Fizika Cəmiyyətinin iclasında Plank öz məruzəsində göstərdi ki, düstur (4) və beləliklə də digər düsturlar tezliyi olan bir osilatorun olduğunu fərz etsək, izah edilə bilər. n elektromaqnit sahəsi ilə enerjini davamlı deyil, pillələrlə mübadilə edir, enerjisini hər biri bərabər olan diskret hissələrdə, kvantlarda qazanır və itirir. hn. İSTİQ;

TERMODİNAMİKA. Plankın kəşfinin nəticələri məqalələrdə təqdim olunur: FOTOELEKTRİK EFFEKT; COMPTON EFFECT; ATOM; ATOM STRUKTURU; KVANT MEXANİKASI. Kvant mexanikası mikroskopik miqyasda hadisələrin ümumi nəzəriyyəsidir. Plankın kəşfi indi bu nəzəriyyənin tənliklərindən irəli gələn xüsusi təbiətin mühüm nəticəsi kimi görünür. Xüsusilə bunun üçün etibarlı olduğu ortaya çıxdı

hər kəs

salınımlı hərəkət zamanı baş verən enerji mübadiləsi prosesləri, məsələn, akustika və elektromaqnit hadisələri. Bu, tezlikləri görünən işığın xarakteristikasından 100-10 000 dəfə yüksək olan və kvantları müvafiq olaraq daha yüksək enerjiyə malik olan rentgen şüalarının yüksək nüfuzetmə gücünü izah edir. Plankın kəşfi elementar hissəciklərin dalğa xassələri və onların birləşmələri ilə məşğul olan maddənin bütün dalğa nəzəriyyəsi üçün əsas rolunu oynayır.

dalğa və hissəcik xüsusiyyətləri arasında. Bu fərziyyə təsdiqləndi və Plank sabitini universal fiziki sabit etdi. Onun rolu əvvəldən gözləniləndən daha əhəmiyyətli oldu. Plank sabiti Nyutonun mexanika qanunlarının tətbiq olunduğu makro dünya ilə kvant mexanikasının qanunlarının tətbiq olunduğu mikro dünya arasındakı sərhədi müəyyən edir. Kvant mexanikasının banilərindən olan Maks Plank enerjinin kvantlaşdırılması ideyalarına bu yaxınlarda kəşf edilmiş elektromaqnit dalğaları arasındakı qarşılıqlı təsir prosesini nəzəri cəhətdən izah etməyə çalışarkən gəldi ( santimetr. Maksvell tənlikləri) və atomlar və bununla da qara cisim şüalanması problemini həll edir. O, başa düşdü ki, atomların müşahidə olunan emissiya spektrini izah etmək üçün atomların hissə-hissə enerji buraxdığını və udmasını təbii qəbul etmək lazımdır (alim bunu

Harada kvant) və yalnız müəyyən dalğa tezliklərində. Bir kvant tərəfindən ötürülən enerji bərabərdir: hvşüalanma tezliyidir və elementar fəaliyyət kvantı,. Plank eksperimental məlumatlar əsasında onun dəyərini hesablayan ilk şəxs oldu h = 6,548 × 10 -34 J s (SI sistemində); müasir məlumatlara görə h = 6,626 × 10 -34 J s. Müvafiq olaraq, istənilən atom atomdakı elektronların orbitlərindən asılı olan geniş spektrli bir-biri ilə əlaqəli diskret tezliklər buraxa bilər. Niels Bor tezliklə Plank paylanmasına uyğun gələn Bor atomunun ardıcıl, sadələşdirilmiş modelini yaradacaq.

1900-cü ilin sonunda nəticələrini dərc edən Plank özü - və bu, onun nəşrlərindən aydın görünür - əvvəlcə kvantların əlverişli riyazi model deyil, fiziki reallıq olduğuna inanmırdı. Ancaq beş il sonra Albert Eynşteyn fotoelektrik effekti izah edən bir məqalə nəşr etdikdə enerjinin kvantlaşdırılması radiasiya, elmi dairələrdə Plankın düsturu artıq nəzəri bir oyun kimi deyil, enerjinin kvant təbiətini sübut edən atomaltı səviyyədə real fiziki hadisənin təsviri kimi qəbul edilirdi.

Plank sabiti kvant mexanikasının bütün tənliklərində və düsturlarında görünür. Xüsusilə, Heisenberg qeyri-müəyyənlik prinsipinin qüvvəyə mindiyi miqyasları müəyyənləşdirir. Kobud desək, Plank sabiti bizə məkan kəmiyyətlərinin aşağı həddini göstərir ki, ondan kənarda kvant effektləri nəzərə alına bilməz. Qum dənələri üçün, deyək ki, onların xətti ölçüsü və sürətinin məhsulundakı qeyri-müəyyənlik o qədər əhəmiyyətsizdir ki, onu laqeyd etmək olar. Başqa sözlə, Plank sabiti Nyutonun mexanika qanunlarının tətbiq olunduğu makrokosmos ilə kvant mexanikasının qanunlarının qüvvəyə mindiyi mikrokosmos arasında sərhədi çəkir. Yalnız bir fiziki hadisənin nəzəri təsviri üçün əldə edilən Plank sabiti tezliklə nəzəri fizikanın kainatın təbiəti ilə müəyyən edilən əsas sabitlərindən birinə çevrildi.

Həmçinin bax:

Maks Karl Ernst Lüdviq Plank, 1858-1947

alman fiziki. Kieldə hüquq professoru ailəsində anadan olub. Virtuoz pianoçu olan Plank gəncliyində elm və musiqi arasında çətin seçim etmək məcburiyyətində qaldı (deyirlər ki, Birinci Dünya Müharibəsindən əvvəl pianoçu Maks Plank boş vaxtlarında skripkaçı Albert Eynşteynlə çox peşəkar klassik duet yaradırdı. - Qeyd tərcüməçi) Plank 1889-cu ildə Münhen Universitetində termodinamikanın ikinci qanunu üzrə doktorluq dissertasiyası müdafiə etdi - və elə həmin il müəllim, 1892-ci ildən isə Berlin Universitetində professor oldu, 1928-ci ildə təqaüdə çıxana qədər burada çalışdı. . Plank haqlı olaraq kvant mexanikasının atalarından biri hesab olunur. Bu gün Almaniyanın bütün tədqiqat institutları şəbəkəsi onun adını daşıyır.

Laboratoriya işi №

SPEKTRALARDA QANUNLUQLARIN Öyrənilməsi və PLANK SABİTİNİN MÜƏYYƏNİLMƏSİ

İşin məqsədi: emissiya və udma spektrlərindən istifadə etməklə Plank sabitinin eksperimental təyini.

Cihazlar və aksesuarlar: spektroskop, közərmə lampası, civə lampası, xrom zirvəsi olan kyuvet.

    NƏZƏRİ GİRİŞ

Atom kimyəvi elementin əsas xüsusiyyətlərini təyin edən ən kiçik hissəcikdir. Atomun planetar modeli E.Rezerfordun təcrübələri ilə əsaslandırılmışdır. Atomun mərkəzində yükü olan müsbət yüklü nüvə var Ze (Z– nüvədəki protonların sayı, yəni. Mendeleyevin dövri sistemində kimyəvi elementin seriya nömrəsi; e– protonun yükü elektronun yükünə bərabərdir). Elektronlar nüvənin elektrik sahəsində nüvə ətrafında hərəkət edir.

Belə bir atom sisteminin sabitliyi Bor postulatları ilə əsaslandırılır.

Borun ilk postulatı(stasionar vəziyyət postulatı): atomun sabit vəziyyətində elektronlar elektromaqnit enerjisi buraxmadan müəyyən stasionar orbitlərdə hərəkət edir; Stasionar elektron orbitləri kvantlaşdırma qaydası ilə müəyyən edilir:

. (2)

Nüvə ətrafında orbitdə hərəkət edən elektrona Kulon qüvvəsi təsir edir:

. (3)

Hidrogen atomu üçün Z=1. Sonra

. (4)

(2) və (4) tənliklərini birlikdə həll etməklə, müəyyən edə bilərik:

a) orbital radius

; (5)

b) elektron sürəti

; (6)

c) elektron enerjisi

. (7)

Enerji səviyyəsi– müəyyən stasionar vəziyyətdə olan bir atomun elektronunun malik olduğu enerji.

Hidrogen atomunun bir elektronu var. Atomun vəziyyəti n=1 əsas vəziyyət adlanır. Yeraltı enerji

Əsas vəziyyətdə bir atom yalnız enerji qəbul edə bilər.

Kvant keçidləri zamanı atomlar (molekullar) bir stasionar vəziyyətdən digərinə, yəni bir enerji səviyyəsindən digərinə tullanır. Atomların (molekulların) vəziyyətinin dəyişməsi elektronların bir stasionar orbitdən digərinə enerji keçidləri ilə bağlıdır. Bu zaman müxtəlif tezlikli elektromaqnit dalğaları yayılır və ya udulur.

Borun ikinci postulatı(tezlik qaydası): elektron bir stasionar orbitdən digərinə keçdikdə, enerjisi olan bir foton yayılır və ya udulur.

, (8)

müvafiq stasionar vəziyyətlərin enerji fərqinə bərabərdir ( - müvafiq olaraq radiasiyadan və ya udulmadan əvvəl və sonra atomun stasionar vəziyyətlərinin enerjisi).

Enerji ayrı-ayrı hissələrdə yayılır və ya udulur - kvantlar (fotonlar) və hər kvantın (fotonun) enerjisi tezliklə əlaqələndirilir. ν yayılan dalğaların nisbəti

, (9)

Harada h- Plank sabiti. Plank sabiti– atom fizikasının ən mühüm sabitlərindən biri, ədədi olaraq 1 Hz radiasiya tezliyində bir radiasiya kvantının enerjisinə bərabərdir.

Bunu nəzərə alaraq (8) tənliyini belə yazmaq olar

. (10)

Müəyyən bir atomun (molekulun) buraxdığı və udduğu bütün tezliklərin elektromaqnit dalğalarının məcmusudur. müəyyən bir maddənin emissiya və ya udma spektri. Hər bir maddənin atomunun öz daxili quruluşu olduğundan, hər bir atomun özünəməxsus fərdi spektri var. Bu, 1859-cu ildə Kirchhoff və Bunsen tərəfindən kəşf edilmiş spektral analizin əsasını təşkil edir.

Emissiya spektrlərinin xüsusiyyətləri

Maddələrdən şüalanmanın spektral tərkibi çox müxtəlifdir. Ancaq buna baxmayaraq, bütün spektrləri üç növə bölmək olar.

Davamlı spektrlər. Davamlı spektr bütün dalğaların uzunluqlarını təmsil edir. Belə bir spektrdə heç bir fasilə yoxdur, bir-birinə çevrilən müxtəlif rəngli hissələrdən ibarətdir.

Davamlı (və ya bərk) spektrlər bərk və ya maye vəziyyətdə olan cisimlər (közərmə lampası, ərimiş polad və s.), eləcə də yüksək sıxılmış qazlar tərəfindən istehsal olunur. Davamlı bir spektr əldə etmək üçün bədən yüksək temperatura qədər qızdırılmalıdır.

Davamlı spektr yüksək temperaturlu plazma tərəfindən də istehsal olunur. Elektromaqnit dalğaları əsasən elektronlar ionlarla toqquşduqda plazma tərəfindən yayılır.

Xətt spektrləri. Xətt emissiya spektrləri qaranlıq boşluqlarla ayrılmış fərdi spektral xətlərdən ibarətdir.

Xətt spektrləri qaz halında olan bütün maddələri atom halında verir. Bu halda, işıq bir-biri ilə praktiki olaraq qarşılıqlı təsir göstərməyən atomlar tərəfindən yayılır. Xətt spektrinin olması maddənin yalnız müəyyən dalğa uzunluqlarında (daha doğrusu, müəyyən çox dar spektral intervallarda) işıq yayması deməkdir.

Zolaqlı spektrlər. Zolaqlı emissiya spektrləri o qədər yaxın məsafədə yerləşən ayrı-ayrı xət qruplarından ibarətdir ki, onlar zolaqlara birləşirlər. Beləliklə, zolaqlı spektr qaranlıq boşluqlarla ayrılmış fərdi zolaqlardan ibarətdir.

Xətt spektrlərindən fərqli olaraq, zolaqlı spektrlər atomlar tərəfindən deyil, bir-birinə bağlı olmayan və ya zəif bağlı olan molekullar tərəfindən yaradılır.

Atom və molekulyar spektrləri müşahidə etmək üçün alovda bir maddənin buxarının parıltısından və ya tədqiq olunan qazla doldurulmuş boruda qaz boşalmasının parıltısından istifadə olunur.

Absorbsiya spektrlərinin xüsusiyyətləri.

Davamlı emissiya spektri verən mənbədən gələn şüalanma yolunda müxtəlif dalğa uzunluqlarının müəyyən şüalarını udan bir maddə yerləşdirilərsə, udulma spektri müşahidə edilə bilər.

Bu halda, spektroskopun görünüş sahəsində udma ilə uyğun gələn davamlı spektrin yerlərində qaranlıq xətlər və ya zolaqlar görünəcəkdir. Udulmanın təbiəti uducu maddənin təbiəti və quruluşu ilə müəyyən edilir. Qaz yüksək qızdırılan zaman yaydığı dalğa uzunluqlarında işığı udur. Şəkil 1-də hidrogenin emissiya və udma spektrləri göstərilir.

Absorbsiya spektrləri, emissiya spektrləri kimi, davamlı, xətt və zolaqlı bölünür.

Davamlı spektrlər qatılaşdırılmış vəziyyətdə bir maddə tərəfindən udulmuş zaman udma müşahidə olunur.

Xətt spektrləri qaz halında olan (atom qazı) uducu maddə davamlı şüalanma spektrinin mənbəyi ilə spektroskop arasında yerləşdirildikdə udma müşahidə edilir.

Zolaqlı– molekullardan (məhlullardan) ibarət maddələr tərəfindən udulduqda.

    TƏDQİQAT METODOLOGİYASININ ƏSASLANMASI

Zolaqlı udma spektrini əldə etmək üçün xromun sulu məhlulu, yəni kalium dikromu istifadə olunur (
).

Kvant nəzəriyyəsinə görə, atomlar, ionlar və molekullar təkcə kvantlarda enerji buraxmırlar, həm də kvantlarda enerji udurlar. Müəyyən bir maddə üçün emissiya və udma kvantının enerjisi (müəyyən bir tezlikdə ) eyni. İşığın təsiri altında molekulların kimyəvi parçalanması baş verir ki, bu da yalnız enerji ilə işıq kvantının səbəb ola bilər.
, parçalanma üçün kifayət qədər (və ya daha çox).

Kalium dihidroksidin sulu bir həllini nəzərdən keçirin
. Suda onun molekulları aşağıdakı kimi ionlara ayrılır:

Reaksiya zamanı məhlulda ionlar meydana çıxır
. Bu məhlul ağ (axromatik) işıqla işıqlandırılarsa, xrom zirvəsi tərəfindən udulan işıq kvantlarının təsiri altında ionlar parçalanacaq.
. Bu halda, hər bir ion enerji ilə bir kvant şüalanma şüasını “tutacaq” (“udacaq”)
. Nəticədə, spektrin başlanğıcı tezliyə uyğun gələn bir udma bandı olacaqdır . Parçalanma reaksiyası aşağıdakı kimi yazılır:

.

Bir kilomol xrom üçün bu reaksiyanın enerjisi təcrübələrdən məlumdur ( E=2,228·10 8 J/kmol).

Avoqadro qanununa görə, maddənin hər kilomolunda Avoqadro sayına bərabər olan eyni sayda atom var. N A=6,02 10 26 kmol -1, buna görə də bir ionun parçalanması üçün enerji tələb olunur.

. (11)

Nəticə etibarilə, udulmuş işıq kvantının enerjisi bir ionu parçalamaq üçün lazım olan enerjidən çox və ya ona bərabər olmalıdır.
, yəni
. Bərabərlikdən istifadə

(12)

ionu parçalayan kvantın ən aşağı tezliyini təyin edin:

, (13)

Harada - spektral udma zolağında ən aşağı tezlik (qırmızı işıq tərəfdən lentin kənarı).

Tezlik arasındakı əlaqədən istifadə və dalğa uzunluğu , ifadə (13) aşağıdakı kimi yazılır:

, (14)

burada c işığın vakuumdakı sürətidir (c=3·10 8 m/s).

Bərabərlikdən (14) Plank sabitini təyin edirik

. (15)

    EKSPERİMENTAL TƏDQİQAT

Dalğa uzunluğunun təyini Xrom zirvəsinin spektrini müşahidə edərkən udma zolağında ifrat xətt (sağda) aşağıdakı ardıcıllıqla həyata keçirilir:


    Radiasiya spektrindən istifadə edərək spektroskopu kalibrləyin və sonra kalibrləmə əyrisini qurmaq üçün Cədvəl 1-i tərtib edin və doldurun.

Cədvəl 1

Spektr və ya xətt rəngi

Dalğa uzunluğu, nm

Spektroskopa uyğun olaraq spektr bölmələrinin və ya xətlərinin sərhədlərinin yeri n, bölmə

Davamlı spektr üçün

Narıncı

Açıq yaşıl

Bənövşə

Civə buxarının xətti spektri üçün

Tünd qırmızı (orta parlaqlıq)

Qırmızı (orta parlaqlıq)

Sarı 1 (parlaq)

Sarı 2 (parlaq)

Yaşıl (çox parlaq)

Violet 1 (çox parlaq)

Bənövşə 2 (zəif)

Violet 3 (orta parlaqlıq)

Spektroskopun kalibrlənməsi

Spektroskop aşağıdakı ardıcıllıqla kalibrlənir:

Spektroskopun yarığının qarşısında spektri xətt (civə lampası, helium borusu və s.) və ya davamlı (közərmə lampası) olan işıq mənbəyi quraşdırılır. Cədvəl 1-dən istifadə edərək hansı nömrəni qeyd edin n spektroskopun bölmələri müəyyən bir xəttə uyğun gəlir (bu, bütün görünən xətlər üçün edilir), yəni hər bir xətt üçün dəyərlər alınır. n və onları x oxu boyunca tərtib edin. Eyni zamanda, hər bir xətt üçün dalğa uzunluğu dəyərləri cədvəldən götürülür və ordinat oxu boyunca qeyd olunur. . Müvafiq absislərin və ordinatların kəsişməsində yaranan nöqtələr hamar əyri ilə birləşdirilir;

Böyük bir qrafik kağızda dalğa uzunluğu dəyərləri ordinat oxu boyunca çəkilir. fasiləsiz və ya xətt spektrlərinin görünən hissəsinin diapazonunda (400-750 nm), miqyasda nəzərə alınmaqla və absis oxu boyunca - dəyərlər n tamburun bir dövriyyəsinin (mikrometrik vint) uyğun gəldiyini nəzərə alaraq, spektrometr barabanının davamlı və ya xətt spektrlərinin bütün diapazonunu (400-750 nm) əhatə edən bölmələrinin ümumi sayı. n=50, yəni əlli bölgü.

3. Spektroskopun (spektrometrin) yarığının qarşısına xrom zirvəsi olan bir kyuvet qoyun və bu spektrometrin şaquli filamentini udma zolağının (qaranlıq zolaq) kənarına yönəldin. Bu vəziyyətdə bölmə nömrəsi spektrometrdə qeyd olunur və kalibrləmə əyrisindən istifadə edərək udma zolağının kənarına uyğun dalğa uzunluğu müəyyən edilir. Plank sabitinin orta qiymətini almaq üçün təcrübə dörd-beş dəfə aparılır
, həmçinin ölçmə xətalarının hesablanması üçün.

4. (15) düsturundan istifadə edərək hər ölçü üçün Plank sabitini hesablayın.

5. Hər bir ölçmənin mütləq xətasını, mütləq xətanın orta qiymətini və nisbi xətanı təyin edin:

; (16)

; (17)

. (18)

6. Ölçmə və hesablamaların nəticələrini cədvəl 2-də qeyd edin.

7. Ölçmə nəticəsini formada qeyd edin:

8. Plank sabitinin cədvəl qiymətinin alınan intervala (19) aid olub olmadığını yoxlayın.

cədvəl 2

n, bölmə

, nm

, J s

, J s

, J s

, J s

, %

Nəzarət sualları

    Atomun planetar modelini təsvir edin.

    Borun ilk postulatını ifadə edin. Elektron orbitinin kvantlaşdırılması qaydası nədir?

    Bir atomdakı elektronun orbital radiusu, sürəti və enerjisi hansı dəyərləri qəbul edə bilər?

    Enerji səviyyəsi nədir?

    Borun ikinci postulatını tərtib edin.

    Fotonun enerjisi nədir?

    Plank sabitinin fiziki mənası nədir? Nəyə bərabərdir?

    Emissiya spektrlərini təsvir edin. Onlar hansı növlərə bölünürlər? Emissiya spektrlərini müşahidə etmək üçün nə lazımdır?

    Absorbsiya spektrlərini təsvir edin. Onlar hansı növlərə bölünürlər? Absorbsiya spektrlərini müşahidə etmək üçün nə lazımdır?

    Spektroskopun iş prinsipini və quruluşunu təsvir edin.

    Spektroskopun kalibrlənməsi nədir? Kalibrləmə üçün hansı spektrlərdən istifadə edilmişdir? Spektroskopun kalibrləmə əyrisindən istifadə edərək udma zolağının kənarına uyğun dalğa uzunluğunu necə təyin etmək olar?

    İşin yerinə yetirilməsi prosedurunu təsvir edin.

BİBLİOQRAFİK SİYAHI

    Agapov B.T., Maksyutin G.V., Ostroverkhov P.I. Fizikadan laboratoriya seminarı. – M.: Ali məktəb, 1982.

    Korsunsky M.I. Optika, atom quruluşu, atom nüvəsi. – M.: Fizmətqız, 1962.

    Fiziki seminar/Red. İ.V. İveronova. – M.: Fizmətqız, 1962.

Sokolnikov Mixail Leonidoviç,

Axmetov Aleksey Lirunoviç

Sverdlovsk regional qeyri-dövlət fondu

elmin, mədəniyyətin və incəsənətin inkişafına kömək etmək İncəsənətin hamisi

Rusiya, Ekateriburq

E-poçt: [email protected]

Xülasə: Plank sabiti ilə Wien qanunu ilə Keplerin üçüncü qanunu arasındakı əlaqə göstərilir. Maddənin maye və ya bərk halı üçün Plank sabitinin dəqiq qiyməti əldə edilmişdir, bərabərdir

h = 4*10 -34 J*san.

Dörd fiziki sabiti - işıq sürətini - c, Wien sabitini - b, Plank sabitini - h və Boltzman sabitini - k birləşdirən düstur əldə edilmişdir.

Açar sözlər: Plank sabiti, Wien sabiti, Boltsman sabiti, Keplerin üçüncü qanunu, kvant mexanikası

"Maecenas" Fondu
Sokolnikov M.L., Axmetov A.L.

Yekaterinburq, Rusiya Federasiyası

E-poçt: [email protected]
Xülasə: Plank sabitinin Wien yerdəyişmə qanunu və Keplerin üçüncü qanunu ilə əlaqəsi. Maddənin yığılmasının maye və ya bərk vəziyyəti üçün Plank sabitinin dəqiq dəyəri bərabərdir

h = 4*10 -34 J*s.
Dörd fiziki sabiti birləşdirən düstur - işıq sürəti - c,

Wien yerdəyişmə sabiti - in, Plank sabiti - h və Boltsman sabiti - k

Açar sözlər: Plank sabiti, Wien yerdəyişmə sabiti, Boltsman sabiti, Keplerin üçüncü qanunu, kvant mexanikası

Bu fiziki sabiti ilk dəfə 1899-cu ildə alman fiziki Maks Plank bəyan etmişdir. Bu yazıda üç suala cavab verməyə çalışacağıq:

1. Plank sabitinin fiziki mənası nədir?

2. Onu real eksperimental məlumatlardan necə hesablamaq olar?

3. Enerjinin yalnız müəyyən hissələrdə - kvantlarda ötürülə biləcəyi ifadəsi Plank sabiti ilə bağlıdırmı?

Giriş

Müasir elmi ədəbiyyatı oxuyarkən istər-istəməz müəlliflərin bu mövzunu necə mürəkkəb və bəzən qeyri-müəyyən təsvir etməsinə diqqət yetirirsiniz. Buna görə də, məqaləmdə məktəb düsturları səviyyəsindən kənara çıxmadan vəziyyəti sadə rus dilində izah etməyə çalışacağam. Bu hekayə 19-cu əsrin ikinci yarısında, elm adamları cisimlərin istilik şüalanması proseslərini ətraflı öyrənməyə başlayanda başladı. Bu təcrübələrdə ölçmələrin dəqiqliyini artırmaq üçün enerji udma əmsalını birliyə yaxınlaşdırmağa imkan verən xüsusi kameralardan istifadə edilmişdir. Bu kameraların dizaynı müxtəlif mənbələrdə ətraflı təsvir edilmişdir və mən bu barədə çox dayanmayacağam, yalnız qeyd edəcəm ki, onlar demək olar ki, hər hansı bir materialdan hazırlana bilər. Məlum oldu ki, istilik radiasiyası infraqırmızı diapazonda elektromaqnit dalğalarının şüalanmasıdır, yəni. görünən spektrdən bir qədər aşağı tezliklərdə. Təcrübələr zamanı müəyyən edilmişdir ki, istənilən xüsusi bədən temperaturunda bu cismin İQ şüalanmasının spektrində bu şüalanmanın maksimum intensivliyinin pik nöqtəsi müşahidə olunur. Artan temperaturla bu zirvə daha qısa dalğalara doğru dəyişdi, yəni. IR radiasiyasının daha yüksək tezlikli bölgəsinə. Bu nümunənin qrafikləri də müxtəlif mənbələrdə mövcuddur və mən onları çəkməyəcəm. İkinci nümunə artıq həqiqətən təəccüblü idi. Məlum oldu ki, eyni temperaturda olan müxtəlif maddələr eyni tezlikdə şüalanma pik nöqtəsinə malikdir. Vəziyyət nəzəri izahat tələb edirdi. Sonra Plank enerji və şüalanma tezliyini birləşdirən bir düstur təklif edir:

burada E enerji, f şüalanma tezliyi və h sabitdir, sonralar onun adı ilə adlandırılmışdır. Plank bu kəmiyyətin dəyərini də hesabladı, onun hesablamalarına görə, bu kəmiyyətin dəyərinə bərabər olduğu ortaya çıxdı.

h = 6,626*10 -34 J*san.

Kəmiyyətcə, bu düstur real eksperimental məlumatları tamamilə dəqiq təsvir etmir və daha sonra bunun səbəbini görəcəksiniz, lakin vəziyyətin nəzəri izahı nöqteyi-nəzərindən bu, daha sonra görəcəyiniz reallığa tamamilə uyğundur.

Hazırlıq hissəsi

Sonra, biz gələcək mülahizələrimizin əsasını təşkil edəcək bir neçə fiziki qanunu xatırlayacağıq. Birincisi, dairəvi və ya elliptik bir yol boyunca fırlanma hərəkəti edən bir cismin kinetik enerjisi üçün düstur olacaqdır. Bu belə görünür:

olanlar. cismin kütləsinin hasili və bədənin orbitdə hərəkət etdiyi sürətin kvadratı. Sürət V sadə düsturla hesablanır:

burada T inqilab dövrüdür və dairəvi hərəkət üçün fırlanma radiusu R, elliptik trayektoriya üçün isə trayektoriya ellipsinin yarımmajor oxu qəbul edilir. Bir maddənin bir atomu üçün temperaturu atomun enerjisi ilə birləşdirən bizim üçün çox faydalı olan bir düstur var:

Burada t Kelvində temperatur, k isə 1,3807*10 -23 J/K-a bərabər olan Boltsman sabitidir. Temperaturu bir dərəcə götürsək, bu düstura uyğun olaraq bir atomun enerjisi bərabər olacaq:

(2) E = 4140*10 -26 J

Üstəlik, bu enerji həm qurğuşun atomu, həm də alüminium atomu və ya hər hansı digər kimyəvi elementin atomu üçün eyni olacaq. Bu, "temperatur" anlayışının mənasıdır. Maddənin bərk və maye halları üçün etibarlı olan (1) düsturundan aydın olur ki, 1 dərəcə temperaturda müxtəlif kütlələrə malik müxtəlif atomlar üçün enerji bərabərliyinə yalnız elementin kvadratının qiymətinin dəyişdirilməsi ilə nail olunur. sürət, yəni. atomun dairəvi və ya elliptik orbitində hərəkət sürəti. Buna görə də, bir dərəcədə atomun enerjisini və kiloqramla ifadə olunan atomun kütləsini bilməklə, istənilən temperaturda verilmiş atomun xətti sürətini asanlıqla hesablaya bilərik. Bunun necə edildiyini konkret bir nümunə ilə izah edək. Dövri sistemdən istənilən kimyəvi elementi götürək, məsələn, molibdeni. Sonra istənilən temperaturu götürün, məsələn, 1000 dərəcə Kelvin. (2) düsturundan bir atomun enerjisinin 1 dərəcədəki qiymətini bilməklə, aldığımız temperaturda bir atomun enerjisini öyrənə bilərik, yəni. bu dəyəri 1000-ə vurun. Belə çıxır:

(3) 1000K-da molibden atomunun enerjisi = 4,14*10 -20 J

İndi kiloqramla ifadə olunan molibden atomunun kütləsini hesablayaq. Bu dövri cədvəldən istifadə etməklə edilir. Hər bir kimyəvi elementin hüceyrəsində seriya nömrəsinin yanında onun molar kütləsi göstərilir. Molibden üçün 95,94-dür. Bu rəqəmi 6.022 * 10 23-ə bərabər olan Avogadro nömrəsinə bölmək və alınan nəticəni 10 -3-ə vurmaq qalır, çünki dövri cədvəldə molyar kütlə qramla göstərilmişdir. 15.93 * 10 -26 kq çıxır. Formuladan daha çox

mV 2 = 4,14*10 -20 J

sürəti hesablayın və alın

V = 510m/san.

İndi hazırlıq materialının növbəti sualına keçməyin vaxtı gəldi. Bucaq momentumu kimi bir anlayışı xatırlayaq. Bu konsepsiya bir dairədə hərəkət edən cisimlər üçün təqdim edildi. Sadə bir nümunədən istifadə edə bilərsiniz: qısa bir boru götürün, içindən bir şnur keçirin, şnurun üzərinə m kütləsi olan bir çəki bağlayın və bir əlinizlə şnurdan tutaraq, digər əlinizlə yükü başınızın üstündə fırladın. Yükün hərəkət sürətinin dəyərini onun kütləsi və fırlanma radiusu ilə çarparaq, adətən L hərfi ilə işarələnən bucaq momentumunun qiymətini əldə edirik. Yəni.

Şnurun borudan aşağı çəkərək, fırlanma radiusunu azaldacağıq. Eyni zamanda, yükün fırlanma sürəti artacaq və onun kinetik enerjisi radiusu azaltmaq üçün şnurunu çəkərək gördüyünüz işin miqdarına görə artacaq. Bununla birlikdə, yükün kütləsini sürət və radiusun yeni dəyərləri ilə çarparaq, fırlanma radiusunu azaltmadan əvvəl əldə etdiyimiz eyni dəyəri alırıq. Bu impulsun saxlanması qanunudur. Hələ 17-ci əsrdə Kepler ikinci qanununda sübut etdi ki, bu qanun elliptik orbitlərdə planetlərin ətrafında hərəkət edən peyklər üçün də müşahidə olunur. Planetə yaxınlaşdıqda peykin sürəti artır, ondan uzaqlaşdıqda isə azalır. Bu halda, mVR məhsulu dəyişməz olaraq qalır. Eyni şey Günəş ətrafında hərəkət edən planetlərə də aiddir. Yol boyu Keplerin üçüncü qanununu xatırlayaq. Soruşa bilərsiniz - niyə? Sonra, bu məqalədə heç bir elmi mənbədə yazılmayan bir şeyi - mikrokosmosda Keplerin üçüncü planet hərəkət qanununun düsturunu görəcəksiniz. İndi isə bu üçüncü qanunun mahiyyəti haqqında. Rəsmi təfsirdə bu, olduqca təmtəraqlı səslənir: "Planetlərin Günəş ətrafında çevrilmə dövrlərinin kvadratları onların elliptik orbitlərinin yarı böyük oxlarının kubları ilə mütənasibdir." Hər bir planetin iki şəxsi parametri var - Günəşə olan məsafə və Günəş ətrafında bir tam inqilab etdiyi vaxt, yəni. dövriyyə dövrü. Beləliklə, əgər məsafə kublaşdırılıbsa və nəticədə alınan nəticə dövrə bölünsə, bir növ dəyər alacaqsınız, onu C hərfi ilə işarə edək. Və yuxarıda göstərilən riyazi əməliyyatları hər hansı digərinin parametrləri ilə yerinə yetirsəniz planet, eyni böyüklük əldə edəcəksiniz - C. Bir qədər sonra, Keplerin üçüncü qanunu əsasında Nyuton Universal Cazibə Qanununu çıxardı və daha 100 il sonra Kavendiş qravitasiya sabitinin həqiqi qiymətini hesabladı - G. Və yalnız bundan sonra ki, bu çox sabit əsl mənası - C aydın oldu ki, bu, zaman kvadrat bölünür kub uzunluq vahidləri ifadə Günəş kütləsi, şifreli dəyəridir. Sadə dillə desək, planetin Günəşə olan məsafəsini və onun inqilab dövrünü bilməklə Günəşin kütləsini hesablaya bilərsiniz. Sadə riyazi çevrilmələri atlayaraq, dönüşüm əmsalının bərabər olduğunu sizə xəbər verəcəyəm

Buna görə də, düstur etibarlıdır, analoqu ilə daha sonra tanış olacağıq:

(4) 4π 2 R 3 /T 2 G = M günəş (kq)

Əsas hissə

İndi əsas şeyə keçə bilərsiniz. Plank sabitinin ölçüsünə baxaq. İstinad kitablarından görürük ki, Plank sabitinin qiyməti

h = 6,626*10 -34 J*san.

Fizikanı unudanlar üçün nəzərinizə çatdırım ki, bu ölçü ölçüyə bərabərdir.

kq*metr 2 /san.

Bu bucaq momentumunun ölçüsüdür

İndi atom enerjisinin düsturunu götürək

və Plank düsturu

Müəyyən bir temperaturda hər hansı bir maddənin bir atomu üçün bu enerjilərin dəyərləri üst-üstə düşməlidir. Tezliyin radiasiya dövrünün tərsi olduğunu nəzərə alsaq, yəni.

və sürət

burada R atomun fırlanma radiusudur, yaza bilərik:

m4π 2 R 2 /T 2 = h/T.

Buradan görürük ki, Plank sabiti saf formada bucaq impulsu deyil, ondan 2π əmsalı ilə fərqlənir. Beləliklə, biz onun əsl mahiyyətini müəyyən etdik. Yalnız onu hesablamaq qalır. Özümüz hesablamağa başlamazdan əvvəl başqalarının bunu necə etdiyini görək. Bu mövzuda laboratoriya işlərinə nəzər salsaq görərik ki, əksər hallarda Plank sabiti fotoelektrik effekt düsturlarından hesablanır. Lakin fotoelektrik effektin qanunları Plank sabitini əldə etdikdən çox gec kəşf edildi. Ona görə də gəlin başqa qanun axtaraq. Odur. Bu, 1893-cü ildə kəşf edilmiş Wien qanunudur. Bu qanunun mahiyyəti sadədir. Artıq dediyimiz kimi, müəyyən bir temperaturda qızdırılan bir cisim müəyyən bir tezlikdə IR radiasiyasının intensivliyində bir zirvəyə malikdir. Beləliklə, temperatur dəyərini bu zirvəyə uyğun gələn IR radiasiya dalğasının dəyərinə vursanız, müəyyən bir dəyər alacaqsınız. Fərqli bədən istiliyini götürsək, radiasiya zirvəsi fərqli dalğa uzunluğuna uyğun olacaq. Amma burada bu kəmiyyətləri vuranda eyni nəticə alınacaq. Wien bu sabiti hesabladı və qanununu düsturla ifadə etdi:

(5) λt = 2.898*10 -3 m*dərəcə K

Burada λ İR radiasiyasının metrlə dalğa uzunluğu, t isə Kelvin dərəcəsində temperatur dəyəridir. Bu qanun öz əhəmiyyətinə görə Kepler qanunlarına bərabər tutula bilər. İndi bir spektroskop vasitəsilə qızdırılan cismə baxaraq və radiasiya pikinin müşahidə olunduğu dalğa uzunluğunu təyin edərək, bədənin temperaturunu uzaqdan müəyyən etmək üçün Wien qanununun düsturundan istifadə edə bilərsiniz. Bütün pirometrlər və termal görüntülər bu prinsiplə işləyir. Baxmayaraq ki, o qədər də sadə deyil. Emissiya zirvəsi göstərir ki, qızdırılan bir cismin atomlarının əksəriyyəti məhz bu dalğa uzunluğunu yayır, yəni. tam olaraq bu temperatur var. Zirvənin sağında və solunda radiasiya bədəndə həm "az isidilmiş", həm də "həddindən artıq qızdırılan" atomların olduğunu göstərir. Həqiqi şəraitdə hətta bir neçə radiasiya "qabığı" ​​var. Buna görə də, müasir pirometrlər spektrin bir neçə nöqtəsində radiasiya intensivliyini ölçür və sonra nəticələr inteqrasiya olunur ki, bu da ən dəqiq nəticələr əldə etməyə imkan verir. Ancaq suallarımıza qayıdaq. Bir tərəfdən (1) düsturundan temperaturun sabit 3k əmsalı vasitəsilə atomun kinetik enerjisinə uyğun gəldiyini, digər tərəfdən isə Vyana qanununda temperatur və dalğa uzunluğunun məhsulunun da sabit olduğunu bilməklə atomun kinetik enerjisini amillərə çevirən düsturdakı sürətin kvadratını yaza bilərik:

m4π 2 R 2 λ/T 2 = sabit.

Tənliyin sol yarısında m sabitdir, yəni qalan hər şey sol tərəfdədir

4π 2 R 2 λ/T 2 – sabit.

İndi bu ifadəni Keplerin üçüncü qanununun (4) düsturu ilə müqayisə edin. Burada, əlbəttə ki, Günəşin cazibə yükündən danışmırıq, lakin bu ifadə mahiyyəti və xüsusiyyətləri çox maraqlı olan müəyyən bir yükün dəyərini kodlaşdırır. Ancaq bu mövzu ayrıca bir məqaləyə layiqdir, ona görə də özümüzü davam etdirəcəyik. Artıq nümunə kimi götürdüyümüz molibden atomu nümunəsindən istifadə edərək Plank sabitinin qiymətini hesablayaq. Artıq müəyyən etdiyimiz kimi, Plank sabitinin düsturu

Əvvəllər biz artıq molibden atomunun kütləsini və onun trayektoriyası üzrə hərəkət sürətini hesablamışıq. Etməli olduğumuz tək şey fırlanma radiusunu hesablamaqdır. Bunu necə etmək olar? Wien qanunu burada bizə kömək edəcək. Molibdenin temperatur dəyərini = 1000 dərəcə bilərək, (5) düsturundan istifadə edərək əldə ediləcək dalğa uzunluğunu λ asanlıqla hesablaya bilərik.

λ = 2.898*10 -6 m.

İnfraqırmızı dalğaların kosmosda işıq sürəti - c ilə yayıldığını bilərək, sadə bir düsturdan istifadə edirik

1000 dərəcə temperaturda molibden atomunun emissiya tezliyini hesablayaq. Və bu dövr başa çatacaq

T = 0,00966 *10 -12 san.

Ancaq bu, molibden atomunun fırlanma orbiti boyunca hərəkət edərkən yaratdığı tezlikdir. Əvvəllər biz artıq bu hərəkətin sürətini V = 510 m/san hesablamışdıq və indi T fırlanma tezliyini də bilirik. Sadə bir düsturdan qalan sadəcə olaraq qalır.

fırlanma radiusunu hesablayın R. Belə çıxır

R = 0,7845*10 -12 m.

İndi isə sadəcə Plank sabitinin dəyərini hesablamaq qalır, yəni. Dəyərləri çoxalt

atom kütləsi (15,93*10 -26 kq),

sürət (510 m/san),

fırlanma radiusu (0,7845*10 -12 m)

və iki dəfə pi dəyəri. alırıq

4*10 -34 j*san.

Dayan! İstənilən arayış kitabında mənasını tapa bilərsiniz

6.626*10 -34 j*san!

Kim haqlıdır? Göstərilən metoddan istifadə edərək, buxarlanma temperaturundan çox olmayan istənilən temperaturda istənilən kimyəvi elementin atomları üçün Plank sabitinin dəyərini özünüz hesablaya bilərsiniz. Bütün hallarda alınan dəyər dəqiqdir

4*10 -34 j*san,

6.626*10 -34 j*san.

Amma. Bu suala Plankın özü cavab versə yaxşıdır. Gəlin onun formuluna keçək

Dəyərimizi onun sabiti ilə əvəz edək və yüzlərlə dəfə təkrar sınaqdan keçirilmiş və bütün eksperimental sınaqlara tab gətirən Wien qanunu əsasında radiasiya tezliyini 1000 dərəcə hesabladıq. Nəzərə alsaq ki, tezlik dövrün əksidir, yəni.

1000 dərəcə bir molibden atomunun enerjisini hesablayaq. alırıq

4*10 -34 /0.00966*10 -12 = 4.14*10 -20 J.

İndi əldə edilmiş nəticəni etibarlılığı şübhə doğurmayan müstəqil bir düsturdan istifadə edərək əldə edilən digər nəticə ilə müqayisə edək (3). Bu nəticələr ardıcıldır ki, bu da ən yaxşı sübutdur. Və son suala cavab verəcəyik - Plankın düsturunda enerjinin yalnız kvantlarla ötürülməsinə dair təkzibedilməz sübutlar varmı? Bəzən ciddi mənbələrdə belə bir izahat oxuyursan - görürsən, 1 Hz tezliyində müəyyən bir enerji dəyərimiz var və 2 Hz tezliyində bu, Plank sabitinin qatı olacaqdır. Bu kvantdır. Cənablar! Tezlik dəyəri 0,15 Hz, 2,25 Hz və ya hər hansı digər ola bilər. Tezlik dalğa uzunluğunun tərs funksiyasıdır və elektromaqnit şüalanması üçün işıq funksiyasının sürəti ilə əlaqələndirilir.

Bu funksiyanın qrafiki heç bir kvantlaşdırmaya imkan vermir. İndi isə ümumiyyətlə kvant haqqında. Fizikada bölünməz tam ədədləri ehtiva edən düsturlarla ifadə olunan qanunlar var. Məsələn, elektrokimyəvi ekvivalent atom kütləsi/k düsturu ilə hesablanır, burada k kimyəvi elementin valentliyinə bərabər tam ədəddir. Sistemin ümumi tutumunu hesablayarkən kondansatörləri paralel birləşdirərkən tam ədədlər də mövcuddur. Enerji ilə də eynidir. Ən sadə misal maddənin qaz halına keçməsidir ki, burada kvant aydın şəkildə 2 rəqəmi şəklində mövcuddur. Balmer seriyası və bəzi digər əlaqələr də maraqlıdır. Ancaq bunun Plank düsturu ilə heç bir əlaqəsi yoxdur. Yeri gəlmişkən, Plankın özü də eyni fikirdədir.

Nəticə

Əgər Wien qanununun kəşfini Kepler qanunları ilə əhəmiyyətinə görə müqayisə etmək olarsa, Plankın kəşfini Universal Cazibə Qanununun kəşfi ilə müqayisə etmək olar. O, simasız Wien sabitini həm ölçü, həm də fiziki məna daşıyan sabitə çevirdi. Maddənin maye və ya bərk halında istənilən temperaturda istənilən elementin atomları üçün bucaq impulsunun qorunduğunu sübut edən Plank bizə ətrafımızdakı fiziki dünyaya yeni nəzər salmağa imkan verən böyük bir kəşf etdi. Yekun olaraq yuxarıda qeyd olunanlardan alınan və dörd fiziki sabiti birləşdirən maraqlı bir düstur verəcəyəm - işıq sürəti - c, Wien sabiti - b, Plank sabiti - h və Boltsman sabiti - k.

· Qarışıq hal · Ölçmə · Qeyri-müəyyənlik · Pauli prinsipi · Dualizm · Dekoherens · Erenfest teoremi · Tunel effekti

Həmçinin bax: Portal: Fizika

Fiziki məna

Kvant mexanikasında impuls dalğa vektoru, enerji - tezlik və hərəkət - dalğa mərhələsi kimi fiziki məna daşıyır, lakin ənənəvi (tarixi) mexaniki kəmiyyətlər müvafiq ölçü vahidlərindən fərqli olaraq digər vahidlərlə (kq m/s, J, J s) ölçülür. dalğa olanlar (m −1, s −1, ölçüsüz faza vahidləri). Plank sabiti bu iki vahid sistemini - kvant və ənənəvi birləşdirən çevrilmə amili (həmişə eyni) rolunu oynayır:

\mathbf p = \hbar \mathbf k(nəbz) (|\mathbf p|= 2 \pi \hbar / \lambda) E = \hbar\omeqa(enerji) S = \hbar\phi(hərəkət)

Fiziki vahidlər sistemi kvant mexanikasının meydana çıxmasından sonra formalaşsaydı və əsas nəzəri düsturları sadələşdirmək üçün uyğunlaşdırılsaydı, Plank sabiti çox güman ki, sadəcə olaraq birinə bərabər və ya hər halda daha dairəvi ədədə çevriləcəkdi. Nəzəri fizikada vahidlər sistemi ilə \hbar = 1, içində

\mathbf p = \mathbf k (|\mathbf p|= 2 \pi / \lambda) E = \omeqa S = \phi (\hbar = 1).

Plank sabiti həm də klassik və kvant fizikasının tətbiq olunma sahələrini məhdudlaşdırmaqda sadə qiymətləndirici rola malikdir: təsirin böyüklüyü və ya nəzərdən keçirilən sistemin bucaq impulsunun xarakteristikası və ya xarakterik bir impulsun xarakterik ölçü ilə məhsulu ilə müqayisədə, və ya xarakterik bir zamana görə xarakterik bir enerji, klassik mexanikanın bu fiziki sistemə nə qədər tətbiq olunduğunu göstərir. Daha doğrusu, əgər S- sistemin hərəkəti və M onun bucaq impulsudur, onda \frac(S)(\hbar)\gg1 və ya \frac(M)(\hbar)\gg1 Sistemin davranışı klassik mexanika tərəfindən yaxşı dəqiqliklə təsvir edilmişdir. Bu təxminlər Heisenberg qeyri-müəyyənlik əlaqələri ilə kifayət qədər birbaşa əlaqəlidir.

Kəşf tarixi

Termal şüalanma üçün Plank düsturu

Plank düsturu, Maks Plank tərəfindən tarazlıq radiasiya sıxlığı üçün əldə edilən qara cisim şüalanmasının spektral güc sıxlığının ifadəsidir. u(\omeqa, T). Plank düsturu Rayleigh-Jeans düsturunun yalnız uzun dalğalı bölgədə radiasiyanı qənaətbəxş şəkildə təsvir etdiyi aydın olduqdan sonra əldə edilmişdir. 1900-cü ildə Plank eksperimental məlumatlarla yaxşı uyğunlaşan sabit (sonralar Plank sabiti adlanır) olan bir düstur təklif etdi. Eyni zamanda Plank hesab edirdi ki, bu düstur sadəcə uğurlu riyazi hiylədir, lakin fiziki mənası yoxdur. Yəni, Plank elektromaqnit şüalanmanın enerjinin ayrı-ayrı hissələri (kvanta) şəklində yayıldığını güman etmirdi ki, onun böyüklüyü radiasiyanın tsiklik tezliyi ilə aşağıdakı ifadə ilə əlaqələndirilir:

\varepsilon = \hbar \omeqa.

Proporsionallıq faktoru \hbar sonradan adlandırılmışdır Plank sabiti, \hbar= 1,054·10 −34 J·s.

Foto effekti

Fotoelektrik effekt işığın (və ümumiyyətlə hər hansı bir elektromaqnit şüalanmasının) təsiri altında olan bir maddə tərəfindən elektronların buraxılmasıdır. Qatılaşdırılmış maddələrdə (bərk və maye) xarici və daxili fotoelektrik effekt var.

Sonra eyni fotoelement bir tezlikdə monoxromatik işıqla şüalanır \nu_2 və eyni şəkildə onu gərginliklə bağlayırlar U_2:

h\nu_2=A+eU_2.

Birincidən ikinci ifadə terminini terminə görə çıxarsaq, alırıq

h(\nu_1-\nu_2)=e(U_1-U_2),

buradan izləyir

h=\frac (e(U_1-U_2))((\nu_1-\nu_2)).

X-ray bremsstrahlung spektrinin təhlili

Bu üsul mövcud olanlar arasında ən dəqiq hesab olunur. O, ondan istifadə edir ki, bremsstrahlung rentgen şüalarının tezlik spektrinin bənövşəyi həddi adlanan dəqiq yuxarı həddi var. Onun mövcudluğu elektromaqnit şüalanmasının kvant xassələrindən və enerjinin saxlanması qanunundan irəli gəlir. Həqiqətən,

h\frac(c)(\lambda)=eU,

Harada c- işıq sürəti,

\lambda- rentgen dalğa uzunluğu, e- elektron yükü, U- rentgen borusunun elektrodları arasında sürətləndirici gərginlik.

Onda Plank sabiti olur

h=\frac((\lambda)(Ue))(c).

"Planck's Constant" məqaləsi haqqında rəy yazın

Qeydlər

Ədəbiyyat

  • Con D. Barrou. Təbiətin sabitləri; Alfadan Omeqaya - Kainatın Ən Dərin Sirlərini Kodlayan Rəqəmlər. - Pantheon Books, 2002. - ISBN 0-37-542221-8.
  • Steiner R.// Fizikada tərəqqi haqqında hesabatlar. - 2013. - Cild. 76. - S. 016101.

Bağlantılar

Plankın Sabitini xarakterizə edən hissə

"Bu mənim fincanımdır" dedi. - Sadəcə barmağını içəri sal, hamısını içərəm.
Samovar sərxoş olanda Rostov kartları götürdü və Marya Genrixovna ilə krallar oynamağı təklif etdi. Marya Qenrixovnanın partiyası kimin olacağına püşk atdılar. Oyunun qaydaları, Rostovun təklifinə görə, kral olacaq şəxsin Marya Qenrixovnanın əlini öpmək hüququna malik olması, əclaf qalanın isə həkimə gedəndə gedib ona təzə samovar qoyması idi. oyandı.
- Yaxşı, əgər Marya Qenrixovna kral olarsa? – İlyin soruşdu.
- O, artıq kraliçadır! Və onun əmrləri qanundur.
Oyun təzəcə başlamışdı ki, həkimin çaşqın başı birdən Marya Genrixovnanın arxasından qalxdı. O, uzun müddət yatmamış, deyilənlərə qulaq asmışdı və deyəsən, hər deyiləndə, görülən işlərdə şən, gülməli, gülməli heç nə tapmırdı. Üzü kədərli və ümidsiz idi. O, zabitlərlə salamlaşmayıb, özünü qaşıyıb, yolu kəsildiyi üçün getməyə icazə verib. O, bayıra çıxan kimi bütün zabitlər bərk gülməyə başladılar və Marya Genrixovna göz yaşlarına boğuldu və bununla da bütün zabitlərin gözündə daha da cəlbedici oldu. Həyətdən qayıdan həkim arvadına (o, sevinclə gülümsəməyi dayandırıb, qorxu ilə hökmü gözləyən ona baxırdı) yağışın keçdiyini, çadırda gecələməli olduğunu, əks halda hər şeyin pis olacağını söylədi. oğurlanmış.
- Bəli, elçi göndərəcəm... iki! - Rostov dedi. - Buyurun, həkim.
- Saata özüm baxacam! - İlyin dedi.
"Xeyr, cənablar, siz yaxşı yatdınız, amma iki gecə yatmadım" dedi həkim və kədərlə arvadının yanında oturaraq oyunun sonunu gözlədi.
Həkimin tutqun sifətinə baxan, arvadına həyacanla baxan zabitlər daha da şən oldular, çoxları gülməkdən saxlaya bilmədilər, buna tələsik ağlabatan bəhanələr tapmağa çalışdılar. Həkim arvadını götürüb gedib onunla birlikdə çadırda məskunlaşanda zabitlər meyxanada uzanıb üzərlərinə yaş paltolar geyindirdilər; amma uzun müddət yatmadılar, ya danışdılar, ya həkimin qorxusunu və həkimin əyləncəsini xatırladılar, ya da eyvana qaçıb çadırda baş verənləri xəbər verdilər. Bir neçə dəfə Rostov başını çevirərək yuxuya getmək istədi; amma yenə kiminsə iradları onu əyləndirdi, yenidən söhbət başladı və yenə səbəbsiz, şən, uşaq gülüşləri eşidildi.

Saat üçdə çavuş Ostrovne şəhərinə yürüş etmək əmri ilə görünəndə hələ heç kim yuxuya getməmişdi.
Eyni söhbət və gülüşlə zabitlər tələsik hazırlaşmağa başladılar; yenə samovarı çirkli suyun üstünə qoydular. Ancaq Rostov çayı gözləmədən eskadrona getdi. Artıq səhər idi; yağış dayandı, buludlar dağıldı. Nəm və soyuq idi, xüsusən də yaş paltarda. Meyxanadan çıxan Rostov da, İlin də sübhün aran çağında həkimin yağışdan parıldayan, önlükünün altından həkimin ayaqları çıxmış, ortasında isə həkimin papağı olan dəri çadırına baxdılar. yastıqda görünür və yuxulu nəfəs eşidilirdi.
- Həqiqətən, o, çox gözəldir! – Rostov onunla yola düşən İlinə dedi.
- Bu qadın nə gözəldir! – İlyin on altı yaşlı ciddiliklə cavab verdi.
Yarım saatdan sonra düzülmüş eskadron yolda dayandı. Əmr eşidildi: “Otur! – əsgərlər keçib oturmağa başladılar. Rostov irəli ataraq əmr etdi: “Mart! - və dörd nəfərə uzanan husarlar, yaş yolda dırnaq şillələri, qılıncların cingiltisi və sakit söhbət edərək, ağcaqayınlarla örtülmüş böyük yol ilə irəlidə gedən piyada və batareyanın ardınca getdilər.
Günəş çıxanda qırmızıya çevrilən cırıq mavi-bənövşəyi buludları külək sürətlə sürükləyirdi. Daha yüngülləşdi və daha yüngül oldu. Dünənki yağışdan hələ də islanmış kənd yollarında həmişə bitən buruq otlar aydın görünürdü; Ağcaqayınların asılmış budaqları da yaş idi, küləkdə yellənir və yanlarına işıq damcıları düşürdü. Əsgərlərin üzləri getdikcə aydınlaşırdı. Rostov ondan geri qalmayan İlinlə birlikdə yolun kənarında, qoşa cərgə ağcaqayın ağaclarının arasında gəzirdi.
Kampaniya zamanı Rostov cəbhə atına deyil, kazak atına minmək azadlığını aldı. Həm mütəxəssis, həm də ovçu olan o, bu yaxınlarda özünə heç kimin minmədiyi iri və mehriban ov atı olan cəsur Don aldı. Bu ata minmək Rostov üçün xoş idi. O, at haqqında, səhər haqqında, həkim haqqında fikirləşdi və qarşıdan gələn təhlükəni heç düşünmədi.
Əvvəllər biznesə girən Rostov qorxurdu; İndi zərrə qədər qorxu hiss etmirdi. Atəşə öyrəşdiyindən qorxmadığı üçün deyil (təhlükəyə alışa bilmirsən), təhlükə qarşısında ruhunu idarə etməyi öyrəndiyi üçün. O, biznesə girərkən hər şeydən daha maraqlı görünəndən başqa hər şey haqqında - qarşıdan gələn təhlükə haqqında düşünməyə öyrəşmişdi. Xidmətinin ilk dövründə nə qədər çalışsa da, qorxaqlığına görə özünü danlasa da, buna nail ola bilmədi; lakin illər keçdikcə bu, təbii hala çevrilib. O, indi İlinin yanında ağcaqayınların arasında gəzir, arabir ələ gələn budaqların yarpaqlarını qoparır, gah ayağı ilə atın qasıq nahiyəsinə toxunur, gah da arxaya dönmədən hazır tütəyini arxada minən husara verir, o qədər sakit və təmkinlə. qayğısız baxdı, sanki at sürmüşdü. Çox və narahat danışan İlinin həyəcanlı sifətinə baxmağa yazığı gəldi; kornetin içində olduğu qorxu və ölümü gözləməyin ağrılı vəziyyətini təcrübəsindən bilirdi və bilirdi ki, zamandan başqa heç nə ona kömək etməyəcək.
Günəş buludların altından aydın bir zolaqla görünmüşdü ki, külək söndü, sanki tufandan sonra bu gözəl yay səhərini korlamağa cəsarət etmədi; damcılar hələ də düşürdü, amma şaquli və hər şey sakitləşdi. Günəş tamamilə çıxdı, üfüqdə göründü və üstündə dayanan dar və uzun bir buludun içində itdi. Bir neçə dəqiqədən sonra günəş buludun yuxarı kənarında daha da parlaq görünərək onun kənarlarını qırdı. Hər şey işıqlandı və parıldadı. Və bu işıqla yanaşı, sanki ona cavab verirmiş kimi qarşıdan silah səsləri eşidildi.
Rostov bu atışların nə qədər uzaq olduğunu düşünməyə və müəyyən etməyə vaxt tapmazdan əvvəl, Count Osterman Tolstoyun adyutantı yol boyu sürmək əmri ilə Vitebskdən qaçdı.
Eskadron daha sürətli getməyə tələsən piyada və batareyanın ətrafında gəzdi, dağdan endi və sakinləri olmayan boş bir kənddən keçərək yenidən dağa çıxdı. Atlar köpürməyə başladı, camaat qızardı.
- Dayan, bərabər ol! – qabaqda diviziya komandirinin əmri eşidildi.
- Sol çiyin irəli, addım yürüş! - cəbhədən əmr verdilər.
Qoşunlar xətti boyunca husarlar mövqenin sol cinahına keçdilər və birinci sırada olan lancerlərimizin arxasında dayandılar. Sağda qalın sütunda piyadalarımız dayanmışdı - bunlar ehtiyat idi; dağın üstündə, bizim silahlarımız təmiz, təmiz havada, səhər, əyri və parlaq işıqda, düz üfüqdə görünürdü. İrəlidə, dərənin arxasında düşmən sütunları və topları görünürdü. Yarğanda zəncirimizi eşidirdik, artıq nişanlanmış və şən bir şəkildə düşmənlə klikləyirdik.
Rostov, sanki ən şən musiqinin sədalarını eşidirmiş kimi, çoxdan eşidilməyən bu səslərdən ruhunda sevinc hiss etdi. vurun və vurun! – birdən, sonra bir neçə atış bir-birinin ardınca sürətlə əl çaldı. Yenə hər şey susdu və yenə də sanki kimsə onların üstündən keçəndə fişənglər çatlayırdı.
Husarlar bir saata yaxın bir yerdə dayandılar. Top atışı başladı. Qraf Osterman və yoldaşları eskadronun arxasına keçdilər, dayandılar, alay komandiri ilə danışdılar və dağdakı silahlara tərəf getdilər.
Osterman getdikdən sonra lancerlər bir əmr eşitdilər:
- Sütun yaradın, hücum üçün sıraya girin! “Onların qabağında olan piyadalar süvariləri keçmək üçün taqımlarını ikiqat artırdılar. Ləngərlər yellənərək yola düşdülər və dağın altında solda görünən fransız süvarilərinə doğru sürətlə aşağı endilər.
Lancerlər dağdan enən kimi hussarlara dağa qalxmaq, batareyanı örtmək əmri verildi. Husarlar lancerlərin yerini tutarkən zəncirdən uzaqdan, itkin düşmüş güllələr sızıldayaraq, fit çalaraq uçurdu.
Uzun müddət eşidilməyən bu səs Rostova əvvəlki atışma səslərindən daha şən və həyəcanlı təsir bağışladı. O, ayağa qalxaraq dağdan açılan döyüş meydanına baxdı və bütün canı ilə lancerlərin hərəkətində iştirak etdi. Lancerlər fransız əjdahalarına yaxınlaşdılar, orada nəsə tüstüyə qarışdı və beş dəqiqədən sonra lancerlər durduqları yerə deyil, sola qaçdılar. Qırmızı atlı narıncı lancerlər arasında və onların arxasında, böyük bir yığın halında, boz atlarda mavi Fransız əjdahaları görünürdü.

Rostov, iti ov gözü ilə bizim lancerlərimizi təqib edən bu mavi fransız əjdahalarını ilk görənlərdən biri idi. Yaxınlaşdıqca lancerlər və onları təqib edən fransız əjdahaları məyus izdihamda hərəkət etdilər. Artıq dağın altında balaca görünən bu insanların necə toqquşması, bir-birini ötməsi, qollarını və ya qılınclarını yellədiyini artıq görmək olurdu.
Rostov qarşısında baş verənlərə elə baxırdı ki, sanki onu təqib edirlər. O, instinktiv olaraq hiss etdi ki, indi husarlar ilə fransız əjdahalarına hücum etsə, onlar müqavimət göstərməyəcəklər; amma vursan indi, bu dəqiqə etməli idin, yoxsa gec olacaq. Ətrafına baxdı. Yanında dayanan kapitan da eyni şəkildə gözünü aşağıda olan süvarilərdən çəkmədi.
"Andrey Sevastyaniç," Rostov dedi, "biz onlara şübhə edəcəyik ...
"Bu, cəsarətli bir şey olardı" dedi kapitan, "amma əslində ...
Rostov, ona qulaq asmadan, atını itələdi, eskadronun qabağında qaçdı və hərəkətə komandanlıq etməyə vaxt tapmamış, onunla eyni şeyi yaşayan bütün eskadron onun arxasınca getdi. Rostov özü bunu necə və niyə etdiyini bilmirdi. O, bütün bunları ovda etdiyi kimi, düşünmədən, düşünmədən edirdi. Gördü ki, əjdahalar yaxındırlar, çapırlar, pərişan olurlar; dözə bilməyəcəklərini bilirdi, bircə dəqiqə var ki, qaçırsa geri qayıtmayacaq. Güllələr onun ətrafında elə həyacanla qışqırıb fit çalırdı, at o qədər həvəslə irəli yalvarırdı ki, dözə bilmirdi. O, atına toxundu, əmr verdi və elə bu anda arxadan yerləşdirilmiş eskadrilyasının ayaqda döyülməsi səsini eşidib, tam sürətlə dağdan aşağı əjdahalara tərəf enməyə başladı. Onlar aşağı enən kimi onların trot yerişləri qeyri-ixtiyari çapmağa çevrildi, onlar öz lanserlərinə və arxalarında çaparaq çapalan fransız əjdahalarına yaxınlaşdıqca daha da sürətləndi. Əjdahalar yaxın idi. Öndəkilər hussarları görüb geri dönməyə başladılar, arxalar dayandı. Canavarın üstündən qaçdığı hissi ilə Rostov, dibini tam sürətlə sərbəst buraxaraq, fransız əjdahalarının incimiş sıraları ilə qaçdı. Bir lançar dayandı, bir ayağı əzilməmək üçün yerə düşdü, bir atsız at hussarlara qarışdı. Demək olar ki, bütün Fransız əjdahaları geri çəkildi. Rostov, onlardan birini boz atda seçərək onun ardınca getdi. Yolda bir kolluğa qaçdı; yaxşı bir at onu apardı və yəhərdə çətinliklə öhdəsindən gələn Nikolay gördü ki, bir neçə dəqiqədən sonra özünə hədəf seçdiyi düşmənə yetişəcək. Bu fransız yəqin ki, zabit imiş - formasına görə, əyilib boz atının üstündə çaparaq qılıncla onu itələyirdi. Bir az sonra Rostov atı sinəsi ilə zabitin atının arxasına dəydi, az qala onu yıxacaqdı və elə bu anda Rostov səbəbini bilmədən qılıncını qaldırıb fransızı vurdu.