AF2011-2 — Стр 2

Постулаты Бора

• Электрон в атоме, не теряя энергии, двигается определённым дискретным круговым орбитам которых момент импульса квантуется:

–где n — натуральные числа, а — постоянная Планка.

•Пребывание электрона на орбите определяет энергию этих стационарных состояний.

•При переходе электрона с орбиты (энергетический уровень) на

орбиту излучается или поглощается квант энергии hν = En − Em, где En;Em — энергетические уровни, между которыми осуществляется переход. При переходе с верхнего уровня на нижний энергия излучается, при переходе с нижнего на верхний — поглощается.

•h = 6,63·10–34 Дж·с – постоянная Планка

Уровни энергии Боровского атома

•Для получения энергетических уровней в атоме водорода, в рамках модели Бора, записывается второй закон Ньютона для движения электрона по круговой орбите в поле кулоновской силы притяжения:

•где m — масса электрона, e — его заряд, Z — заряд ядра и k- кулоновская константа, зависящая от выбора системы единиц.

•Это соотношение позволяет выразить скорость электрона через радиус его орбиты:

Уровни энергии Боровского атома

•Энергия электрона равна сумме кинетической энергии движения и его потенциальной энергии:

•Используя правило квантования Бора, можно записать:

•откуда радиус орбиты выражается через квантовое число n. Подстановка радиуса в выражение для энергии даёт:

•Здесь следующая комбинация констант называется постоянной Ридберга:

Опыт Франка и Герца

•Опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома. Поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем.

•Показания гальванометра Г зависят от потери электронами энергии при соударениях с атомами ртути.

Опыт Франка и Герца

•К катоду К и сетке C1 электровакуумной трубки, наполненной парами Hg (ртути), прикладывается разность потенциалов V, ускоряющая электроны, и снимается зависимость силы тока I от V.

•К сетке C2 и аноду А прикладывается замедляющая разность потенциалов. Ускоренные в области I электроны испытывают соударения с атомами Hg в области II.

•Если энергия электронов после соударения достаточна для преодоления замедляющего потенциала в области III, то они попадут на анод. Следовательно, показания гальванометра Г зависят от потери электронами энергии при ударе.

Опыт Франка и Герца

•В опыте наблюдался монотонный рост I при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 В, то есть электроны с энергией Е < 4,9 эВ испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась.

•При значении V = 4,9 В (и кратных ему значениях 9,8 В, 14,7 В) появлялись резкие спады тока. Это указывало на то, что при этих значениях V соударения электронов с атомами носят неупругий характер, то есть энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg.

•При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.

Опыт Франка и Герца

•опыт Франка — Герца показал, что спектр поглощаемой атомом энергии не непрерывен, а дискретен, минимальная порция (квант электромагнитного поля), которую может поглотить атом Hg, равна 4,9 эВ.

•Значение длины волны λ = 253,7 нм свечения паров Hg, возникавшее при V > 4,9 В, оказалось в соответствии со вторым постулатом Бора.

Электронное умножение Калькулятор | Вычислить Электронное умножение

✖Электрон вне области Полный электрон движется из области.ⓘ Электрон вне региона [nout]			+10% -10%
✖Электрон в регионе — это общее количество. электронов, присутствующих в этой области.ⓘ Электрон в регионе [nin]			+10% -10%

✖Электронное умножение представляет собой ламповую структуру, которая умножает падающие заряды.ⓘ Электронное умножение [Mn]

⎘ копия

👎

Формула

сбросить

👍

Электронное умножение Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Электрон вне региона: 5 —> Конверсия не требуется
Электрон в регионе: 10 —> Конверсия не требуется

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

0.5 —> Конверсия не требуется

< 10+ Электроны Калькуляторы

Собственная концентрация электронов

Внутренняя концентрация электронов = Эффективное состояние плотности в валентной зоне*exp(-Температурная зависимость ширины запрещенной зоны/(Постоянная Больцмана*Температура)) Идти

Собственная концентрация отверстия

Собственная концентрация отверстия = Эффективная плотность состояния*exp(Температурная зависимость ширины запрещенной зоны/(Постоянная Больцмана*Температура)) Идти

Радиус энной орбиты электрона

Радиус энной орбиты электрона = (Кулоновская постоянная*(Последовательное значение целого числа^2)*(Постоянная Планка^2))/(масса*Обвинение^2) Идти

Плотность электронного потока

Максимальная плотность потока = (Длина свободного пробега электрона/2*Время в часах)*(Разница в концентрации электронов) Идти

Среднее время, затраченное на отверстие

Среднее время, затрачиваемое на отверстие = Скорость оптической генерации*Распад большинства носителей Идти

Концентрация дырок в валентной зоне (po)

Концентрация дырок в валентной зоне = Эффективное состояние плотности в валентной зоне*Функция Ферми Идти

Разница в концентрации электронов

Разница в концентрации электронов = Концентрация электронов N1-Концентрация электронов N2 Идти

Концентрация электронов N2

Концентрация электронов N2 = Концентрация электронов N1-Разница в концентрации электронов Идти

Концентрация электронов N1

Концентрация электронов N1 = Разница в концентрации электронов+Концентрация электронов N2 Идти

Длина от электрона (L)

Длина от электрона = Последовательное значение целого числа*3. 14/Кулоновская постоянная Идти

Электронное умножение формула

Электронное умножение = Электрон вне региона/Электрон в регионе
M_n = nout/n_in

Что делает электронный умножитель?

Что делает электронный умножитель? Электронный умножитель используется для обнаружения наличия ионных сигналов, выходящих из масс-анализатора масс-спектрометра. По сути, это «глаза» прибора. Задача электронного умножителя состоит в том, чтобы обнаружить каждый ион выбранной массы, прошедший фильтр масс.

Share

Copied!

Электричество — Закон Кулона — Физика 299

Электричество — Закон Кулона — Физика 299

«Когда человек захотел сделать машину, которая ходить он создал колесо, которое не похоже на ногу»
Гийом Аполлинер

• Величина силы притяжения (или отталкивания), Ф ₁₂ между двумя точечными зарядами q ₁ и q ₂  составляет дается законом Кулона.





где R ₁₂   — расстояние между обвинения. k — константа пропорциональности, известная как кулоновская постоянная, имеющая значение 9 x 10 ⁹  Н.м ² / C ²  в вакуум.

Обратите внимание, что постоянная Кулона k равна часто заменяется на (1/4π ε ₀ ), где ε ₀ — диэлектрическая проницаемость вакуума (подробнее позже).


• Направление этой силы вдоль линии, соединяющей два обвинения со смыслом, определяемым относительными знаками зарядов
• Обратите внимание, что сила, действующая на каждый заряд, имеет одинаковую величину (как требуется третьим законом Ньютона).


• Для двух зарядов по 1 Кулону, разнесенных на 1 метр, величина силы определяется,
  F = (9 x 10 ⁹   x 1 x 1 )/ 1  =  9 x 10 ⁹ Ньютонов

  Это чрезвычайно большая сила (достаточная переместиться на гору Эверест с ускорением 1 см/с ² ).

  Кулон очень большая единица. Типичные макроскопические заряды измеряются в микрокулонах (10 ^-6 С).

• Чтобы справиться с ситуациями с более чем одним зарядом, заряды должны рассматривать попарно, так что общая сила на один заряд будет векторная сумма силы из-за каждого из других обвинений. Например сила на q ₁ в связи со всеми другими расходами q ₂ , q ₃ , q ₄ … было бы быть данный по,

Ф ₁ = Ф ₂₁ + F ₃₁ + F ₄₁ + …

• Уведомление в сходство из Закон Кулона к закону всемирного тяготения Ньютона

оба являются законами обратных квадратов. Заменить заряд на массу и «k» вместо «G», и у вас есть закон Кулона.
Относительные величины Кулона постоянная k = 9 x 10 ⁹ и гравитационная постоянная G = 6,67 x 10 ^-11 , является показателем относительной силы две силы. Электрическая сила притяжения очень, очень сильнее гравитационной силы притяжения.

» беспроводной телеграф является нет трудный к понимать. Обычный телеграф похож на очень длинную кошку. Вы тянете хвост в Нью-Йорке, и Это мяукает в Лос-Анджелес. Беспроводная связь то же самое, только без кота.»

Альберт Эйнштейн




Dr. C.L. Davis
Факультет физики
Университет Луисвилля
электронная почта : [email protected]
 

electrostatics — Постоянная Кулона — СпросиСеть

Кулон использовал крутильные весы для измерения силы между двумя известными зарядами при известном расстоянии друг от друга. Зная заряды, расстояние и силу, можно вычислить $k_e$.

Вот подробности из Википедии:

Торсионные весы состоят из стержня, подвешенного к середине на тонком волокне. Волокно действует как очень слабая торсионная пружина.

Если к концам стержня приложить неизвестную силу под прямым углом, стержень будет вращаться, скручивая волокно, пока не достигнет равновесия, при котором сила скручивания или крутящий момент волокна уравновешивают приложенную силу. Тогда величина силы пропорциональна углу стержня. Чувствительность инструмента обусловлена ​​слабой упругостью волокна, поэтому очень слабое усилие вызывает большое вращение стержня.

В эксперименте Кулона крутильные весы представляли собой изолирующий стержень с прикрепленным к одному концу шариком с металлическим покрытием, подвешенным на шелковой нити. Шар заряжали известным зарядом статического электричества и подносили к нему второй заряженный шар той же полярности. Два заряженных шара отталкивались друг от друга, закручивая волокно на определенный угол, который можно было прочесть по шкале на приборе. Зная, какая сила требуется, чтобы скрутить волокно на заданный угол, Кулон смог рассчитать силу между шариками. Определив силу для различных зарядов и различных расстояний между шарами, он показал, что она подчиняется закону пропорциональности обратных квадратов, теперь известному как закон Кулона.

Чтобы измерить неизвестную силу, сначала необходимо знать жесткость торсионного волокна. Это трудно измерить напрямую из-за малости силы. Кавендиш достиг этого с помощью широко используемого с тех пор метода: измерения периода резонансных колебаний весов. Если свободный баланс скрутить и отпустить, он будет медленно колебаться по часовой стрелке и против часовой стрелки как гармонический осциллятор с частотой, которая зависит от момента инерции балки и упругости волокна. Поскольку инерцию балки можно определить по ее массе, можно рассчитать жесткость пружины.

Обратите внимание, что сила, измеренная крутильными весами, должна быть откалибрована с использованием

механического метода , который не включает электрические заряды.

ДОПОЛНЕНИЕ:

После появления этого ответа ОП добавил новый вопрос:

Почему $k_e$ равно $\frac 1 {4\pi\epsilon_0}$?

Это просто альтернативный способ записать ту же константу в законе Кулона.