Aatomifüüsika konspekt (0)

AATOMIFÜÜSIKA

• Aatomi mõiste pärineb kreeka keelsest sõnast atomus ning selle autoriks peetakse Demokritost.
  
• Alles XVII saj. atomismi ideede taassünd: jõupingutused aatomi massi ja mõõtmete määramiseks.
  
• Otsustav pööre aine uurimises XX saj. algul.
  

THOMSONI AATOMIMUDEL

• 1897 .a avastas tuntud inglise füüsik J. Thomson elektroni.
  
• Tema aatomi-mudelit nimetatakse ,, rosina saiakeseks``.
  
• Thomsoni aatom sisaldas teatud hulga elektrone, mille arv on võrdeline aatomi massiga.
  
• Kuna aatom tervikuna on elektriliselt neutraalne, siis elektroni negatiivne laeng on kompenseeritud ühtlaselt jaotunud positiivse laenguga.
  
• 1906.a õnnestus Thomsonil kindlaks määrata elektronide arv aatomis ja tõestada, et ühe keemilise elemendi elektronid on ühesugused.
  

RUTHERFORDI AATOMIMUDEL

• Thomsoni aatomi ideed arendas edasi Rutherford.
  
• Rutherfordi mudeli kiire populaarsuse põhjuseks on tema sarnasus päikesesüsteemiga. Keskel om massiivne tuum (päike), selle ümber tiirlevad ringikujulistel orbiitidel elektronid ( planeedid ).
  

RUTHERFORDI KATSE

• Seatinast ümbrises asetsev raadiumi preparaat A kiirgab a-osakesi, mis satuvad õhukesele metallifooliukile K.
  
• Enamik neist läheb sellest läbi, vaid väike osa põrkub tagasi.
  
• See viiski mõttele, et aatom on seest tühi.
  

BOHR

• Rutherfordi planetaarse aatomimudeli suurim viga on see, et ta on õige üksnes mittekiirgava aatomi korral.
  
• 1913. a muutis Taani füüsik Niels Bohr selle vastuolu seaduseks, sõnastades oma esimese postulaadi: Elektronid võivad aatomis liikuda ainult kindlatel statsionaarsetel orbiitidel. Sellisel orbiidil liikudes elektron ei kiirga.
  
• Selleks, et aatom kiirgaks, peab elektron orbiiti vahetama (2. Postulaat ): Üleminekul ühest statsionaarsest olekust teise aatom kiirgab või neelab energiakvandi.
  
• 3. Postulaat: Aatomi statsionaarsetele olekutele vastab elektroni tiirlemine teatud kindlatel orbiitidel.
  

LOUIS DE BROGLIE

• 1924. Aastal esitas prantsuse teadlane Louis de Broglie hüpoteesi, mille kohaselt peaksid kõikidel osakestel olema ka lainelised omadused nagu footonitelgi.
  
• λ h:mv.
  
• De Broglie lähtus ideest , et kui valguskvant käitub teatud juhtudel kui osake teatud tingimustel võib ka mingi aineosake esineda lainena.
  

SCHRÖDINGER

• Erwin Schrödiger arendas välja mikroosakeste mehaanika, mis võttis arvesse ka osakeste laineomadust.
  
• Teooria sai nimeks kvantmehaanika.
  
• Schrödigeri võrrand on klassikalise füüsika lainevõrrandi ja de Broglie` lainete sulam.
  
• Võrrand võimaldab arvutada aatomierinevaid olekuid ja nende vaheldumise tingimusi.
  

KAASAEGNE AATOMIMUDEL

• Tuuma ümber liikuvad elektronid moodustavad elektronpilved, mille erinevates osades on elektroni leiutõenäosus erinev.
  
• Elektronpilve piire , järelikult ka aatomi mõõtmeid, ei ole võimalik täpselt määrata.
  
• Mitmeelektronkihiliste aatomite elektronkate on kihiline.
  
• Erinevate elektronkihtide ja alakihtide täitumine toimub vastavuses Pauli keeluprintsiibiga ja energia miinimumi printsiibiga.
  

PRINTSIIBID :
PAULI KEELUPRITSIIP

• Ühes ja samas aatomis ei saa olla kaht elektroni ühesuguses kvantolekus, mis on määratud kvantarvude nelikuga n, 1, ml, ms.
  
• Keeleprintsiip võimaldab seletada, miks mitmeelektrooniliste aatomite elektronkate on kihiline
  
• Kõik aatomi elekttronid ei või olla ühel energianivool
  
• Reegli kohaselt määrab Pauli printsiip aatomite energianivoode täitumise madalamalt kõrgemale
  
• Seega on vabas aatomis põhiolekus (mitteergastatud olekus) kõik madalamad energianivood täidetud.
  

HEISENBERGI MÄÄRAMATUSE PRINTSIIP

• Liikuva osa koordinaadi ja liikumishulga määramisel eksisteerib alati teatud ebatäpsus ning nende füüsikaliste suuruste vigade korrutis ei saa kunagi olla väiksem kui Plancki konstant h.
  
• Võrratus või h:2, kus p ja x on ebatäpsed mõõtmisel.
  
• Osakeste asukoha täpsel määramisel jääb osakeste impulss täiesti määramatuks.
  
• Määramatuse printsiip ütleb, et teatud väikesed vead on loodusseadustesse,,sisse kirjutatud´´, nad on omaette loodusseadused .
  

KVANTARVUD :
PEAKVANTARV

• Tähis n.
  
• Väärtuseks suvaline kvantarv .
  
• Määrab energianivoo , kuhu elektron kuulub.
  

ORBITAALKVANTARV

• Tähis l.
  
• Väärtuseks täisarv, mis: 0 l n-1.
  
• Iseloomustab elektroni liikumishulga momendi absoluutväärtust.
  
• Määrab stabiilsed orbiidid antud n korral.
  

MAGNETKVANTARV

• Tähis ml.
  
• Väärtused: -lml l, kusjuures mlZ.
  
• Iseloomustab liikumishulga momendi vektori võimalikku suunda.
  

KRISTALLIDE EHITUS

• Kristallides on aatomid / ioonid paigutatud kindlas korras, nad moodustavad ruumvõre.
  
• Metallide kristallides on kristallvõreks seostunud positiivsed ioonid, mille vahel liiguvad peaaegu vabalt kristalliseerumisel vabanenud elektronid. See muudab metallid ka headeks elektrijuhtideks.
  
• Dielektrikutes, nagu teemant , kvarts ja teflon , jäävad elektronid seotuiks oma aatomitega ja seetõttu pole seal vabu voolukandjaid.
  
• Pooljuhtide elekrijuhtivus on metallide ja dielektrikute vahepealne, ainult osa aatomeid on ioniseeritud ja loovutanud elektronid kristalli ühisesse leiulainesse.
  

MOLEKULI EHITUS

• Kui kaks või enam aatomit on ühinenud tihedalt seotud koosluseks, siis öeldakse, et need aatomid moodustavad molekuli.
  
• Aatomeid kooshoidev keemiline side jaguneb kovalentseks ja ioonsidemeks.
  
• Kovakentne side moodustub siis, kui molekuli koosseisu kuuluvate aatomite üks või mitu elektroni muutuvad kogu süsteemile ühiseks.
  
• Ioonsideme puhul ,,omandab`` üks aatom teise aatomi elektroni.
  

ELEKTRIJUHT
Ehk juht on materjal, mis sisaldab liikuvaid elektrilaenguga osakesi (kõige sagedamini elektrone) ning mille elektritakistus (täpsemalt eritakistus ) on seetõttu väike. Tavaliselt loetakse materjali juhiks, kui selle eritakistus ei ületa 10–6 Ω∙m. Elektrijuhtide kohta öeldakse, et nad juhivad elektrit ehk neil on hea elektrijuhtivus . Materjali, mis elektrit ei juhi, nimetatakse isolaatoriks. Kui elektrilised potentsiaalid juhi eri punktides on erinevad, siis vastavalt Ohmi seadusele läbib juhti elektrivool. Juhtide elektrijuhtivust iseloomustatakse tavaliselt eritakistusega. Mida väiksem on eritakistus, seda paremini juht elektrit juhib. Paljud elektrijuhid on metallid, kuid on ka mittemetallilisi elektrijuhte.
POOLJUHID
Pooljuhtideks nimetatakse aineid ja elemente, mille elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal . Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. Peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Pooljuhtide erijuhtivus toatemperatuuril on 10...10–6 S/m. Pooljuhid on enamasti kristalsed ained, aga leidub ka vedelikke ja amorfseid. Pooljuhtide hulka kuuluvad mõned lihtained (räni, germaanium, seleen , telluur, arseen , fosfor ja teised), palju oksiide , sulfiide, seleniide ja telluriide, mõned sulamid , paljud mineraalid .
DIELEKTRIK
Dielektrik on väga väikese elektrijuhtivusega aine või ainete segu. Dielektrikud võivad olla nii tahked , vedelad kui gaasilised . Elektriväli tekitab dielektrikus dielektrilise polarisatsiooni. Dielektrikute tähtsaimateks omadusteks on dielektriline vastuvõtlikkus, läbitavus ja läbilöögitugevus. Näiteks kasutatakse dielektrikuna kummit , klaasi ja õhku.