ii. fizika moderne - shmk- ?· ii. fizika moderne fizika – iii – rrahim musliu –...

Download II. FIZIKA MODERNE - shmk- ?· II. FIZIKA MODERNE FIZIKA – III – Rrahim MUSLIU – ing.dipl.mek.…

Post on 30-Mar-2019

229 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

II. FIZIKA MODERNE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 1

II.1. Modeli i atomit

Mendimet e para mbi ndrtimin e lnds datojn q n antik, ku mendohej se trupat prbhen

nga grimcat e vogla, molekulat dhe atomet.

N at koh sht menduar se atomi sht grimca m e vogl e materies, por m von, me

mbarimin e sh.XVIII i hasim tentimet e disa fizikanve pr t shpjeguar ndrtimin e atomit. M kt

bhet e qart se atomi sht grimc e prbr dhe se ndrtimi i saj duhej t analizohet.

Mendimi i par mbi ndrtimin e atomit sht dhn nga V.Tomson

(William Thomson), sipas t cilit atomi ka form t nj sfere me diametr

afr 0,2 nm, ku elektriciteti pozitiv sht i shprndar njtrajtsisht n

trr vllimin e sfers, kurse ai negativ (elektronet), jan t lokalizuara

n vende t caktuara n brendi t atomit dhe jan t palvizshme.

Ky model u quajt modeli statik, pasi sipas Tomsonit mendohej q

elektronet jan t palvizshme.

N vitin 1897 u zbulua elektroni, por masa dhe ngarkesa e tij u

prcaktuan m 1910 me saktsi t mjaftueshme. Ather, dihej se prve atomit t Hidrogjenit, t gjith

atomet tjera prmbajn m shum se nj elektron.

Me njohurit e arritura dhe me zbulimin e elektronit Xhozef Xhon Tomson (J.J. Thomson), e

pranoi modelin statik t atomit, por duke e plotsuar se atomi i eksituar duhet t shqyrtohet si oscilator

harmonik dhe me mendimin se elektronet jan t lvizshme.

Pas zbulimit t radioaktivitetit natyror dhe grimcave radioaktive, u krijua mundsia e hulumtimit

t strukturs s atomit, me an t bombardimit me grimca t shpejta.

N vitin 1910 Raderfordi (Ernest Rutherford), bri nj eksperiment me bombardim t atomeve

n nj flet t holl t arrit me grimcat t shpejta.

Grimcat para se t bien n fletn e

arrit, jan paralele. N dalje ato shprndahen

pr knde t cilat kan vler 2 deri n 3,

por ka edhe knde prej 90 e deri n 180.

Duke pasur parasysh faktin se girmca

ka mas afr 7400 her m t madhe se

masa e elektronit, u prfundua se prhapja e

grimcave pr knde t vogla bhet pr

shkak t goditjeve me elektronet, kurse pr

kndet e mdha pr shkak t goditjes me

grimca t rnda (m t rnda se grimcat ).

N baz t rezultateve t arritura dhe

komentimit adekuat t tyre, u fituan njohuri

t reja dhe m t plota mbi ndrtimin e

atomit.

Sipas Raderfordit, atomi prbhet nga brthama e elektrizuar pozitivisht dhe mbshtjellsit

elektronik, ku elektronet lvizin rreth brthams me shpejtsi shum t madhe. Ky model i atomit u

quajt modeli dinamikplanetar, pasi lvizja e elektroneve rreth brthams i ngjante lvizjes s

planeteve rreth Diellit.

II. FIZIKA MODERNE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 2

Gjat lvizjes s elektroneve rreth brthams, forca centrifugale e tyre baraspeshohet me forcn

elektrostatike t Kulonit:

=

Modeli i Raderfordit ishte nj

prparim i madh n njohjen e

strukturs s atomit.

Mirpo, edhe ky model kishte t

metat e veta, q kishin t bnin

shpjegimin e emetimit dhe absorbimit

t energjis nga atomi.

Sipas tij, elektroni gjat lvizjes

rreth brthams do t rrezatonte energji. Duke lvizur npr traektore spirale, me rreze gjithnji m t

vogl, ai do ti afrohej brthams dhe do t shpejtohej vazhdimisht.

Pr kt shkak t rrezatimit t vazhdueshm energjia e tij do t zvoglohej derisa t binte n

brtham, ku dhe do t ndalonte. Pr kt shkak atomi do t ishte jostabil. Kjo sht nj e met e

modelit t Raderfordit.

Mangsia tjetr sht se, sipas llogaritjeve t Raderfordit shpejtsia v dhe rrezja r q mund t

ket elektroni gjat lvizjes kan vlera kontinuale. Me kt edhe energjia q rrezaton elektroni mund t

ket vler kontinuale, ndrsa dihej se spektrat atomik emetues jan diskontinual (vijor), t prbr nga

ngjyra t ndryshme, vija spektrale q i prkasin pjesve t ndryshme t spektrit dhe q jan

karakteristike pr secilin element kimik.

N krkim t modelit t atomit u kyn edhe Bohri, Planku (Max Planck), Zomerfeldi (Arnold

Sommerfeld) dhe t tjer, q rezultuan me modelin kuantomekanik pr atomin, model i cili pranohet

si m i prsosuri dhe q mundson prgjigje gati n t gjitha pyetjet e parashtruara pr atomin.

II.2. Postulatet e Borit, teoria e Borit pr atomin e Hidrogjenit

Fizikani danez Bor (Niels Bohr), n mbshtetje t njohurive t athershme mbi ndrtimin e

atomit, n modelin e Raderfordit, teorin e Plankut t fotoneve dhe n teorin e efektit fotoelektrik t

Ajnshtajnit (Albert Einstein), zbatoi iden e njejt mbi emetimin dhe absorbimin e drits nga atomet.

Eksperimentet e bra nga Lenardi (Philipp Lenard), Franku (James Franck) dhe Herci

(Heinrich Hertz), ishin nj kontribut mbi vrtetimin e ekzistencs s gjendjeve diskrete t energjis n

atom. (eksperimentet kishin t bnin me prcaktimin e potencialeve kritike t eksitimit dhe t jonizimit,

gjat goditjeve elastike dhe joelastike t grimcave neutrale dhe atyre t elektrizuara)

Bori i ballafaquar me dilemn se teoria elektromagnetike e emetimit dhe absorbimit, shpiente

kah spektrat kontinual emetues, kurse eksperimentet tregonin se ato jan diskontinual. Bori erdhi n

prfundim se teoria elektromagnetike nuk mund t zbatohet n shpjegimin e proceseve atomike.

Pr t shpjeguar porceset e emetimit dhe absorbimit t atomit, Bori vendosi kto postulate:

Postulati i par (gjendja stacionare), i cili thot: elektroni n atom mund t qarkulloj n orbita

t caktuara stacionare dhe t mos emetoj energji. Secila nga orbitat ka energji t caktuar dhe nivelet

e tilla t energjis quhen stacionare dhe nuk varen nga koha.

II. FIZIKA MODERNE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 3

Kjo shte n kundrshtim me sugjerimet e teoris klasike sipas s cils atomi ka numr t

pafundm orbitash, kurse postulati i par i Borit tregon se elektroni mund t qndroj vetm n robita

me energji plotsisht t caktuara. Ky postulat tregon stabilitetin e atomit.

Postulati i dyt (rregullat dhe frekuencat), i cili thot: elektroni mund t kaloj nga nj orbit

stacionare n tjetrn me energji m t ult. Gjat ksaj emeton nj foton, energjia e t cilit sht e

barabart me ndryshimin energjetik ndrmjet nivelit t fillimit dhe atij t fundit, gjegjsisht:

=

ku h sht konstanta e Plank-ut, f frekuenca e fotonit apo si quhet ndryshe frekuenca e kalimit

dhe E1, E2 energjit e nivelit t fillimit dhe t fundit t kalimit.

Duke zbatuar postulatin e dyt pr llogaritjen e frekuencs s vijave spektrale t Hidrogjenit,

konstatohet se gjat rrotullimit rreth brthams, elektroni mund t ndodhet vetm n orbitat pr t cilat

momenti i impulsit sht numr i plot i vlers /, q quhet kushti pr kuantizimin e momentit t

impulsit, gjegjsisht:

=

ku m masa e elektronit, v shpejtsia, r rrezja e orbits s elektronit, h konstanta e Plank-ut,

kurse n numri kuantik i cili mund ti merr vlerat: n = 1, 2, 3, etj.

Kt q tham m sipr n fakt paraqet Postulatin e tret (rregulla pr kuantizimin e orbitave),

i cili thot: ekzistojn vetm ato orbita stacionare t elektronit q plotsojn kushtin e kuantizimit t

momentit t impulsit, gjegjsisht:

=

Postulatet teorike t Borit u vrtetuan m

von eksperimentalisht. Atomi i Hidrogjenit sht

m i thjeshti pr kah ndrtimi (fig.1). Ai ka nj

elektron me ngarkes = , i cili rrotullohet

rreth brthams, e cila prbhet nga nj proton me

ngarkes elektrike = +.

Forca elektrostatike trheqse ndrmjet

ngarkesave sht:

=

Kjo e mban baraspeshn e forcs

centrifugale dhe sipas ligjit t dyt t Njutnit do t

kemi:

=

Nga formula e fundit dhe nga kushti pr kuantizimin e momentit t impulsit, pr rrezen e orbits

s elektronit fitojm:

=

Rrezen e orbitave t elektroneve t ndonj elementi tjetr e prcaktojm me formuln:

II. FIZIKA MODERNE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 4

=

Pr atomin e Hidrogjenit (Z=1), orbita e par stacionare (n=1) ka rreze m t vogl dhe ajo ka

vlern:

=

Madhsia quhet rrezja e Borit dhe ka vlern , .

Nse merret parasysh kjo, ather rrezen e orbitave t elektronit t cilit do qoft elementi e

prcaktojm me formuln:

=

kurse, shpejtsin e prgjithshme q e ka elektroni n atomin e Hidrogjenit, i prcaktojm me formulat:

=

, =

Atomet tjera kan numr m t madh protonesh n brtham dhe numr m t madh elektronesh

n mbshtjells dhe ndrtimi i tyre sht i ndrlikuar.

II.3. Rrezet katodike

Edhe pse n kushte normale atmosferike gazet nuk e projn rrymn elektrike, por nse ato u

nnshtrohen disa kushteve t posame ato bhen prues t mir t rryms elektrike (kur jonizohen).

Jonizimi i gazit mund t bhet nse i nnshtrohet veprimit t rrezeve kozmike, rrezatimit

radioaktiv, fotoneve me energji t madhe, rrezeve rentgen, etj., por mnyra kryesore e jonizimit t gazit

sht me an t goditjeve t molekulave t gazit me grimca t shpejta n fushn elektrike.

N figur sht paraqitur nj gyp

qelqi me elektroda n skajet e tij, n t cilin

sht rralluar ajri, n shtypje deri n disa

qindra Paskal.

Posa t kyet tension