Home | BAC/Teze | Biblioteca | Jobs | Referate | Horoscop | Muzica | Dex | Games | Barbie

 

Search!

     

 

Index | Forum | E-mail

   

Lectia de fizica de la ScoalaOnline va propune sa descoperiti mai bine lumea in care traiti si sa intelegeti fenomenele din jurul vostru. Lectia se adreseaza tuturor celor care sunt interesati de studiul fizicii. Speram sa gasiti multe informatii utile care vor completa cunostiintele voastre si va vor ajuta din plin la orele de studiu.

 

 
 
 
 
 Meniu rapid  Portalul e-scoala | CAMPUS ASLS | Forum discutii | Premii de excelenta | Europa





 

 

 

 

Excitarea si ionizarea atomului

 

Exista diverse metode de a excita sau ioniza atomii. Dintre acestea vom aminti doar:

     a) excitarea si ionizarea prin ciocniri,

     b) excitarea si ionizarea termica

     c) excitarea si ionizarea optica.

    Excitarea are loc prin cedare de energie, pentru ca electronul sa ajunga pe nivele superioare. Energia necesara excitarii pe primul nivel superior este energia minima de excitare. O alta caracteristica a starii excitate este aceea ca raza atomului creste corespunzator, cu alte cuvinte atomul excitat este mai „umflat” decât cel în stare fundamentala. De obicei atomul excitat se noteaza prin A*, cel ionizat prin A+ daca este ion pozitiv odata ionizat, sau A++ biionizat, iar ionii negativi A etc…. Ionii negativi se formeaza prin atasarea unuia sau mai multor electroni la un atom neutru.

Excitarea si ionizarea prin ciocniri. Acest proces are loc atât cu particule încarcate (de exemplu electroni, particule a) cât si cu particule neutre (neutroni, atomi neutri).   În multe cazuri energia particulei care ciocneste este obtinuta de la un câmp electric accelerator. Tot aici sunt date potentialele acceleratoare minime pentru aceste procese. Schematic, excitarea sau ionizarea prin ciocniri se poate reprezenta sub forma unor ecuatii de reactii. Spre exemplu, la o ciocnire cu un electron pot avea loc urmatoarele „reactii”:

    e + A   ---> A+e(ciocnire simpla),

    e + A ---> A* + e–  (excitare),

    e + A ---> A+ + 2e–  (ionizare).

    Existenta ciocnirilor simple care nu conduc nici la excitare nici la ionizare arata ca nu orice ciocnire este „eficace” pentru o excitare sau ionizare chiar daca din punct de vedere energetic sunt îndeplinite toate conditiile. Daca particula incidenta are o energie mult mai mare ca cea minima de excitare sau ionizare, ea va fi capabila sa excite si sa ionizeze pe întreaga sa traiectorie, lasând în urma ei o „dâra” de atomi excitati si ionizati, pâna când îsi va pierde întreaga energie. Acesta este cazul radiatiilor emise de substantele radioactive care au proprietatea de a ioniza mediul prin care trec. Pe noi ne va interesa direct acest proces deoarece pe baza lui a fost conceputa o experienta fundamentala pentru verificarea modelului atomic Bohr. Ea a fost efectuata în 1914 de catre J. Frank si G. Hertz. Redusa la forma ei cea mai simpla ea consta dintr-o trioda în care filamentul este înconjurat stâns de o grila G pusa la un potential pozitiv împreuna cu anodul. Anodul nu mai are rol de accelerare ci doar de colectare a electronilor emisi de filament. Daca în tub exista un vid înaintat, electronii emisi de filament si accelerati de grila vor ajunge la electronul colector E. caracteristica curent-tensiune este analoga diodei, curentul tinzand catre o valoare de saturatie legata de colectarea tuturor electronilor emisi de filament . Sa presipunem ca în tub exista o cantitate de gaz, de exemplu hidrogen, heliu etc… la opresiune scazuta. În acest caz caracteristica curent-tensiune se va modifica, datorita urmatorului mecanism: pe portiunea FG electronii vor fi accelerati la potentialul V, presiunea gazului fiind astfel aleasa încât în aceasta regiune sa nu aiba loc nici o ciocnire electron-gaz. Cât timp potentialul nu va fi suficient de mare pentru a excita primul nivel atomic, ciocnirile vor fi de primul tip  si nu vor modifica simtitor curentul masurat de galvanometru. Atunci când energia electronului va fi egala cu primul potential de excitare al atomului, o parte dintre electroni îsi vor pierde prin ciocnire practic toata energia cinetica, încât curentul va scadea brusc.

    Pprin cresterea în continuare a potentialului accelerator, va creste si curentul ca urmare a faptului ca dupa ciocnire electronul mai ramâne cu un rest de energie. Crescând si mai mult potentialul accelerator vom observa si alte minime în caracteristica curent-tensiune. Ele vor fi determinate de excitarea atomului pe nivele superioare sau vor corespunde excitarii succesive de catre acelasi electron a primului nivel în functie de restul de energie al electronului dupa prima ciocnire. În sfârsit, daca energia electonului este suficienta pentru ionizarea atomului ciocnit, atunci se va petrece o ciocnire de al treilea tip care va duce iar la micsorarea curentului, deoarece ambii electroni (si cel ciocnitor si cel scos) au o energie practic nula. Concomitent cu excitarea nivelelor atomice, va aparea si o radiatie electromagnetica corespunzatoare dezexcitarii nivelelor excitate. Dezexcitare înseamna deci revenirea atomului pe starea de minima energie, revenire care duce la expulzarea surplusului de energie sub forma de radiatie. Daca masuram spectroscopic frecventa radiatiei emise, vom gasi ca energia cuantei corespunzatoare hv va fi egala cu e înmultita cu potentialul la care curentul are un minim (de exemplu hv = eV1). Concluziile finale ale acestui experiment sunt:

  • atomul nu este capabil sa primeasca orice cantitate de energie, ci numai cea corespunzatoare starilor stationare date de modelul Bohr. În felul acesta se probeaza direct existenta starilor stationare în atom, caracteristica curent-tensiune obtinuta fiind o evidenta macroscopica a cuantificarii la scara microscopica;

  • emisia radiatiei de catre atom corespunde întru totul celei prevazute de al doilea postulat al lui Bohr.

Excitarea si ionizarea termica reprezinta în fond tot o excitare sau ionizare prin ciocniri, în care atomul ciocnit este un atom sau o molecula neutra. Atomul sau molecula incidenta este un component al agregatului de atomi din care face parte atomul excitat sau ionizat. Energia necesara excitarii sau ionizarii este obtinuta prin absorbtie de energie termica. Exemple de excitari si ionizari termice: culoarea flacarii în care introducem o substanta oarecare (de exemplu sodiul coloreaza o flacara în galben), emisia termica a oricarui corp încalzit, emisia termoelectronica a filamentelor ca si emisia luminoasa a filamentelor becurilor electrice etc… Dupa cum se stie din teoria cinetico-moleculara, temperatura unui corp este o masura a energiei cinetice medii de agitatie a moleculelor si atomilor unui corp conform relatiei (mv2 /2) med~ kT, unde k este constanta lui Boltzman, T- temperatura absoluta.

 

 

Excitare

Ionizare

N=2

N=3

N=4

N=5

N=10

N=¥

Energia de excitare

W (eV)

10.2

11.1

12.75

13.06

13.47

13.60

Excitare prin ciocniri

V (volti)

10.2

11.1

12.75

13.06

13.47

13.60

Excitare termica

T (°K)

11840

12900

14800

15160

15620

15800

Excitare optica

u (Hz)

2.47*10^15

2.92*10^15

3.09*10^15

3.06*10^15

3.26*10^15

3.29*10^15

l (Å)

1215

1026

973

950

920

910

 

    În tabelul de mai sus  sunt trecute, pentru hidrogen, rezultatele calculelor care ne dau temperatura necesara pentru ca energia medie de agitatie termica sa fie egala cu energia de excitare. Se vede ca temperaturile necesare sunt enorme si s-ar parea ca este greu sa excitam termic atomul. Aceasta impresie se pierde daca ne gândim ca în realitate pe lânga atomi de energie medie mai exista si cei cu energie foarte mica sau foarte mare, evident într-o cantitate mai redusa. Calculele si experienta de toate zilele arata ca exista totusi suficienti atomi de energie foarte mare si la temperaturile normale, pentru ca aceste excitari sa aiba loc. Evident numarul atomilor excitati sau ionizati creste cu temperatura ceea ce se remarca prin cresterea intensitatii radiatiei de dezexcitare a atomilor. La temperatura de ? 650ºC orice corp începe sa capete o culoare rosiatica care treptat cu cresterea temperaturii se intensifica.

 

    Culoarea corpului trece spre galben apoi spre alb, ceea ce este o dovada ca tot mai multi atomi au fost excitati, revenirea lor la starea fundamentala determinând aceasta emisie de radiatie. În fine, eliberarea electronilor în acest proces (catozii tuburilor electronice) constituie o dovada a ionizarii termice a atomilor.

Excitarea si ionizarea optica poate fi în fond conceputa tot ca un proces de ciocnire în care partenerul este fotonul de energie hv. Conditia de excitare va fi data aici evident de relatia fundamentala hv = Wi-Wf. În tabelul de mai sus  sunt sumate frecventele si lungimile de unda care corespund excitarii optice sau ionizarii atomului de hidrogen. În urma absorbtiei, substanta va emite puternic, în toate directiile radiatia de dezexcitare a atomilor, fenomen care se numeste fluorescenta. Radiatia de fluorescenta nu trebuie sa posede neaparat aceeasi frecventa cu radiatia excitatoare deoarece dezexcitarea poate sa se faca prin trepte succesive intermediare(figura de mai sus). Un exemplu tipic al acestui caz îl constituie iluminarea unor substante cu radiatii ultraviolete (invizibile) care determina emisia unei radiatii de fluorescenta în domeniul vizibil.

Editor: Tutui Catalin

 

Home | BAC/Teze | Biblioteca | Referate | Games | Horoscop | Muzica | Versuri | Limbi straine | DEX

Modele CV | Wallpaper | Download gratuit | JOB & CARIERA | Harti | Bancuri si perle | Jocuri Barbie

Iluzii optice | Romana | Geografie | Chimie | Biologie | Engleza | Psihologie | Economie | Istorie | Chat

 

Joburi Studenti JOB-Studenti.ro

Oportunitati si locuri de munca pentru studenti si tineri profesionisti - afla cele mai noi oferte de job!

Online StudentOnlineStudent.ro

Viata in campus: stiri, burse, cazari, cluburi, baluri ale bobocilor - afla totul despre viata in studentie!

Cariere si modele CVStudentCV.ro

Dezvoltare personala pentru tineri - investeste in tine si invata ponturi pentru succesul tau in cariera!

 

 > Contribuie la proiect - Trimite un articol scris de tine

Gazduit de eXtrem computers | Project Manager: Bogdan Gavrila (C)  

 

Toate Drepturile Rezervate - ScoalaOnline Romania