(word) فایل ورد تحقیق در مورد فیزیک اتمی

nx

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

nx دارای 22 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد nx کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن nx :

ز

فیزیک اتمی

مقدمه

فیزیك اتمی- مولكولی كه مربوط به فیزیك جدید است از زمانی متولد شد كه دانشمندان متوجه شدند كوچكترین جزء در طبیعت اتم نیست بلكه اتم از اجزای كوچكتری به نام الكترون‌ها و هسته تشكیل شده است. یعنی اتم از هسته‌ای تشكیل شده است كه الكترون‌هایی در اطراف آن می‌گردند

فیزیك اتمی به بررسی نقل و انتقال‌های الكترون‌های اطراف هسته می‌پردازد و خواص آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد. یعنی ما در فیزیك اتمی كاری به این نداریم كه هسته از چه تشكیل شده است بلكه هسته برایمان مركزی با بار مثبت است و بیشتر توجه ما جلب الكترون‌های اطراف هسته می‌شود

سابقه ی تاریخی

مطالعه روی عنصرها به حدود 2500 سال پیش برمی گردد. دالتون در سال 1807 با استفاده از واژه یونانی اتم که به معنای تجزیه ناپذیر است ، ذره های سازنده عنصرها را توضیح داد. اگر چه امروز می دانیم که اتمها خود از ذرات کوچکتری تشکیل شده اند، اما هنوز باور داریم که اتم کوچکترین ذره ای است که خواص شیمیایی و فیزیکی یک عنصر به آن بستگی دارد.

جان دالتون نظریه اتمی ماده را به شرح زیر مطرح كرد :

تمام عنصرها از اتم تشكیل شده‌اند . اتمها ذراتی تقسیم‌ناپذیر و تخریب ناپذیرند
همه‌ی اتم‌های یك عنصر از لحاظ جرم و خواص شیمیایی یكسان‌اند, اما اتم‌های عنصرهای مختلف , جرم و خواص شیمیایی متفاوت دارند .
یك تركیب شیمیایی از به هم پیوستن اتم‌های مختلف با نسبت‌هایی كه اعداد صحیح و كوچك‌اند , تشكیل می‌شود
یك واكنش شیمیایی تنها شامل تركیب , تفكیك یا نوآرایی اتم‌هاست به بیان دیگر , اتم‌ها در جریان یك واكنش شیمیایی نه به وجود می‌آیند و نه از بین می‌روند .

در حال حاضر می‌دانیم كه جزء بسیار ناچیزی از ماده در یك واكنش شیمیایی قابل تبدیل به انرژی بوده و از این‌رو به جاست كه از قانون “بقای جرم و انرژی ” صحبت كنیم . همچنین تئوری دالتون نارسایی‌هایی دارد و برای مثال او به وجود مولكول چند اتمی از قبیل H2 و O2 برای یك عنصر پی نبرد و كوچك‌ترین ذره‌ی همه‌ی عناصر را اتم‌های منفرد پنداشت . همچنین آزمایش‌ها نشان داده‌اند كه همه‌ی اتمهای یك عنصر دقیقاً جرم یكسان ندارند . اما با تغییر واژه‌ی “جرم” به “جرم اتمی میانگین” می‌توان تئوری دالتون را به كار برد .

جان دالتون بر اساس تئوری اتمی خود قانون دومی را بیان كرد كه مبتنی بر داده‌های آزمایشی نبود . این قانون به عناصری مربوط می‌شود كه با هم بیش از یك ماده‌ی مركب ایجاد می‌كنند . بنابر قانون دوم دالتون “نسبت جرم‌هایی از یك عنصر را كه به جرم معینی از عنصر دیگر تركیب می‌شوند . می‌توان با اعداد صحیح كوچكی بیان كرد . ” این گزاره را قانون “نسبت‌های چندگانه” می‌نامند .

الکترون نخستین ذره زیر اتمی

اجرای آزمایشهای بسیاری با الکتریسته ، مقدمه ای برای شناخت ساختار درونی اتم بوده است. کشف الکتریسته ساکن، وقوع واکنش شیمیایی به هنگام عبور جریان برق از میان محلول یک ترکیب شیمیایی فلزدار (الکتریسته یا برقکانت) ، و آزمایشهای بسیار روی لوله ی پرتو کاتدی منجر به شناخت الکترون شد. لوله پرتو کاتدی لوله ای شیشه ای است که بیشتر هوای آن خارج شده است.در دو انتهای این لوله دو الکترود فلزی نصب شده است . هنگامی که یک ولتاژ

قوی بین این دو الکترود اعمال شود ، پرتوهایی از الکترود منفی (کاتد) به سمت الکترود مثبت (آند) جریان می یابد که به آن پرتوهای کاتدی می گوین. این پرتوها بر اثر برخورد با یک ماده ی فلوئور سنت نور سبز رنگی ایجاد می کنند. تامسون موفق شد نسبت بار به جرم الکترون را به کمک این آزمایشها اندازه گیری کند.پس از آن رابرت میلیکان توانست مقدار بار الکتریکی الکترون را اندازه بگیرد. به این ترتیب جرم الکترون نیز با کمک نسبت بدست آمده تامسون محاسبه شد.

بار الکترون کلون و جرم الکترون کیلوگرم است.

پرتو زایی

در حالی که تامسون روی پرتوهای کاتدی آزمایش می کرد، هم زمان بکرل فیزیک دانی که روی خاصیت فسفر سانس مواد شیمیایی کار می کرد با پدیده ی جالبی روبرو شد. این پدیده پرتوزایی و مواد دارای این خاصیت، پرتوزا نامیده شد.

بعد از آن رادرفورد به این موضوع علاقه مند شد و پس از سالها تلاش فهمید، این تابش خود ترکیبی از سه نوع تابش مختلف آلفا ، بتا، و گاما می باشد.

مدل اتمی تامسون

تامسون پس از کشف الکترون ساختاری برای اتم پیشنهاد کرد که در آن الکترون ها با بار منفی در فضای ابر گونه با بار مثبت پراکنده اند و جرم اتم را مربوط به جرم الکترون ها می دانست ، حال آنکه فضای ابرگونه مثبت را بدو ن جرم می دانست.

یکی از موارد بسیار مهمی که یک مدل اتمی باید توضیح دهد، مسئله جذب و تابش انرژی توسط الکترونها است. در مدل اتمی تامسون الکترونها در مکانهای تعادلشان ثابت می مانند. در اتمهای برانگیخته، مانند اتمهای اجسام در دمای زیاد، الکترونها حول مکانهای تعادلشان ارتعاش می کنند. چون نظریه الکترومغناطیس کلاسیک پیشگویی می کند که یک ذره باردار، هنگامی که دارای شتا است، مانند الکترون مرتعش، تابش تابش الکترومغناطیسی گسیل می دارد، درک کیفی تابش گسیل یافته توسط اتمهای برانگیخته بر پایه ی الگوی تامسون امکان پذیر بود. اما از نظر کمی نمی توان طیفهایی را که از راه تجربه مشاهده می شد توجیه کند.

رادرفورد که از شاگردان تامسون بود، نتوانست تشکیل تابشهای حاصل از مواد پرتوزا را به کمک مدل اتمی تامسون توجیه کند. و پس از آزمایشهای بسیار ، نادرست بودن مدل تامسون را اثبات کرد. او درسال 1911 در آزمایش خود ورقه نازکی از طلا را با ذرههای آلفا بمباران کرد، به امید آنکه همه ی ذره های پرانرژی و سنگین آلفا که دارای بار مثبت نیز هستند با کمترین انحراف از این ورقه نازک طلا عبور کنند. اما مشاهده کرد که تعداد کمی از ذرات منصرف شده خارج می شوند و تعداد بسیار کمی از آن به طور کامل منحرف شده و به عقب برمی گردند.

پس نتیجه گرفت که حتماً یک هسته کوچک در مرکز اتم وجود دارد که محل تمرکز بارهای مثبت است و تقریباً تمام جرم اتم نیز در درون این هسته است که توانایی به عقب راندن ذره های سنگین و پرانرژی آلفا را دارد.رادرفورد با استفاده از نتایج این آزمایش مدل اتم هسته دار را پیشنهاد کرد.در این مدل هسته دارای بار الکتریکی مثبت است.

مدل اتمی بور

در سال 1913 نیلز بور مدل اتمی خود را ارائه کردکه با برخی از داده های طیف نمایی مثلاً طیف اتم هیدروژن از نظر کمی تطبیق می کرد. مدل اتمی بور مشتمل بر اصول موضوع زیر بود:

1- الکترون درون اتم، تحت تاثیر نیروی الکتریکی بین الکترون و هسته، در یک مدار دایره ای شکل به دور هسته حرکت می کند و این حرکت تابع قوانین مکانیک کلاسیک است.

2- به جای بینهایت مداری که در مکانیک کلاسیک امکان پذیر است، برای الکترون تنها این امکان وجود دارد که در مداری حرکت کند که برای آن اندازه ی حرکت زاویه ای L مضرب درستی از h ثابت پلانک تقسیم بر دو پی باشد.

3- علی رغم این واقعیت که الکترون دایماً شتابدار است، اما در چنین مدار مجازی انرژی الکترومغناطیسی تابش نمی کند. به این ترتیب، انرژی کل آن، E ثابت باقی می ماند.

4- تابش الکترومغناطیسی در صورتی گسیل می شود که الکترونی که در آغاز در مداری با انرژی Ei در حرکت است، حرکتش را به طور ناپیوسته چنان تغییر می دهد که در مداری با انرژی Ef حرکت کند، بسامد تابش گسیل یافته از رابطه ی زیر تبعیت می کند Ei-Ej=hf

اصول موضوع مدل اتمی بور نکات مهمی را مطرح می کند که زمینه ی مکانیک کوانتوم جدید را فراهم ساخت.

نوترون

اكتشافات مواد رادیواكتیویته و ایزوتوپها پرسشهای جدیدی را درباره ساختمان اتمها مطرح كرد و پرسش هایی مطرح شد كه هسته اتمی را در بر می‌گرفت.

در سال 1919 رادرفورد دریافت كه وقتی گاز نیتروژن با ذرات آلفای حاصل از بیسموت 214 بمباران می‌شود، ذرات سریعی تولید می‌گردد كه می‌تواند بیشتر از خود بیسموت ذرات درگاز سیر كند.

رادرفورد نتیجه گرفت كه یك ذره آلفا می‌تواند موجب فروپاشی مصنوعی هسته نیتروژن شود كه یكی از محصولات فروپاشی آن پروتون باشد. لیكن این فرایند به آسانی صورت نمی‌گیرد. نتایج تجربی نشان داد كه تقریباً از هر یک میلیون ذره آلفا كه از میان گاز عبور می‌كند فقط یك پروتون تولید می‌شود.

رادرفورد و چادویك بین سالهای 1921 و 1924 كار بر روی نیتروژن را به عناصر دیگر كشاندند و شواهدی برای فروپاشی تمام عناصر سبك از بور تا پتاسیم، به استثنای كربون و اكسیژن، یافتند. (بعداً نشان داده شد كه این عناصر نیز دچار فرو پاشی می‌شوند.)

در سال 1920 رادرفورد اظهار داشت كه پروتون درون هسته ممكن است دارای یك الكترون باشد و در چنین صورتی این الكترون چنان محكم به آن بسته شده كه یك ذره خنثی ایجاد كرده است. رادرفورد حتی برای این ذره فرضی نام نوترون را پیشنهاد كرد.

در سال 1932چادویك در رساله خود تحت عنوان وجود نوترون می‌گوید:

اگر ما فرض كنیم كه تابش مورد نظر تابش كوانتومی {پرتو گاما } نیست، بلكه مركب از ذره‌هایی است با جرم بسیار نزدیك به جرم پروتون، تمام اشكالات مربوط به برخورد از میان می‌رود، هم در مورد فركانس آنها و هم در مورد انتقال انرژی به جرمهای متفاوت. برای توضیح قدرت نفوذ زیاد این تابش، باید فرض كنیم كه این ذرات بار مؤثری ندارند. باید فرض كنیم كه هر یك از آنها تركیب نزدیك به همی از یك پرتون و یك الكترون است، و همان نوترونی است كه رادرفورد در سخنرانی سال 1920 خود آن را مورد بحث قرار داد. پس، بر طبق فرضیه چادویك، وقتی عنصری همچون بریلیم با ذره آلفا بمباران شود واكنش هسته‌ای صورت می‌گیرد كه نوترون تولید می‌كند.

نوترونی كه بنا بر فرض چادویك بار صفر و جرمی برابر 1 دارد. كشف نوترون با جرم نزدیك به یك واحد بدون بار الكتریكی، نظر رادرفورد را مبنی بر اینكه هسته اتمی از پروتون و نوترون ساخته شده است، تأیید كرد. این فرضیه بعد از مدتی كوتاه در سال 1932 به وسیله‌ هایزنبرگ به عنوان مبنای یك تئوری هسته‌ای مفصلتر قرار گرفت و هنوز هم مبنای تلاشهایی است كه برای بیان خواص و ساختار هسته به عمل می‌آید.

با كشف نوترون در سال 1932 این تصور حاصل شد كه اجزای اصلی ساختمان ماده سه ذره بنیادی است: پروتون، نوترون و الكترون. وقتی شتابدهنده‌های انرژی ؟ بالا ساخته شد، ذرات بنیادی بیشتری، یكی پس از دیگری، كشف شد. این ذرات بنابر خواصشان در چند خانواده گروهبندی شده‌اند. غالب این ذرات فقط به طور كوتاه مدت وجود دارند؛ طول عمر آنها نواعاً از مرتبه یا كمتر است. یك رشته جدید كامل، یعنی فیزیك انرژی بالا به وجود آمده است و امروزه هدف فیزیك انرژی بالا تشخیص و تمیز مرتبه و ساختار پسین عده زیادی از ذرات بنیادی است كه كشف شده‌اند.

ایزوتوپها

دیگر ذره های سازنده اتم

پروتون ذره ای با بار نسبی +1 و جرمی 1837 با رسنگین تر از جرم الکترون ، دومین ذره ی سازنده اتم است.

نوترون ذره ای است که بار الکتریکی ندارد و جرم آن برابر جرم پروتون است ، سومین ذره ی سازنده اتم است.

عدد اتمی ، عددی است که تعداد پرتون ها را در اتم مشخص می کند و با Z نشان داده می شود.

از آنجا که اتم ذره ای خنثی است، بنابر این تعداد الکترونها و پروتونهای آن باید برابر باشد، پس عدد اتمی تعداد الکترونها در یک اتم را نیز مشخص می کند.

عدد جرمی و ایزوتوپها

به مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای یک اتم عدد جرمی می گویند. عدد جرمی با A نشان داده می شود. A = Z+ N

اندازه گیری جرم اتمها با کمک دستگاه طیف سنج نشان می دهد که همه اتمهای یک عنصر جرم یکسانی ندارند. از آنجا که عدد اتمی در واقع تعداد پروتونها در همه اتمهای یک عنصر یکسان است، پس تفاوت جرم باید مربوط به تعداد نوترونهای موجود در هسته ی اتم باشد. این مطالعات به معرفی مفهوم ایزوتوپ انجامید. ایزوتوپها اتمهای یک عنصر هستند که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند. برای مثال آزمایشها وجود دو ایزوتوپ کلر 35 (CL3517) و کلر ؟ 37 (CL3717) را به اثبات رسانده است.

مدل کوانتومی اتم

این مدل در سال 1926 توسط اروین شرودینگر مطرح شد. وی در این مدل از حضور الکترون در فضایی سه بعدی به نام اوربیتال سخن به میان آورد. همانگونه که برای مشخص کردن موقعیت یک جسم در فضا به سه عدد (طول ، عرض و ارتفاع) نیاز است، برای مشخص کردن هر یک از اوربیتالهای یک اتم نیز به چنین داده هایی نیاز داریم. شرودینگر به این منظور از سه عدد M1 و L و n استفاده کرد که عددهای کوانتومی خوانده می شوند.

عدد کوانتومی اصلی (n) : عددی است که بور برای مشخص کردن ترازهای انرژی یا همان لایه های الکترونی بکار برد. 1= n پایدارترین لایه انرزی را نشان می دهد. هر چه n بالاتر رود سطح انرژی لایه های الکترونی افزایش می یابد و فاصله ی آن لایه از هسته دورتر می شود. لایه های الکترونی خود از گروههای کوچک تر به نام زیر لایه تشکیل شده اند.عدد n تعداد زیر لایه های هر لایه را هم مشخص می کند. مثلاً در لایه الکترونی 2= n دو زیر لایه وجود دارد.

عدد کوانتومی‌اوربیتالی (L) نشان دهنده ی شکل ، انرژی و تعداد اوربیتال ها است.

L می تواند مقادیر 0 تا 1 – n را در بر بگیر

برای مشاهده توضیحات کامل تر اینجا کلیک کنید
اینک شما با جستجوی nx وارد صفحه فروش فایل دانلودی nx شده اید.

توضیحات کامل و اطلاع از ریز مطالب این فایل با کلیک روی دکمه ی ادامه ی مطلب

nx

دانلود این فایل