Page 60 - physics6

46 บทที่ 19 | ฟิสิกส์อะตอม ฟิสิกส์ เล่ม 6 ฟิสิกส์ เล่ม 6 บทที่ 19 | ฟิสิกส์อะตอม 47

สรุปแนวความคิดสำาคัญ

่
่
็
่
ื
ี
็
ำ
ั
่
ุ
้
็
้
ู
่
่
ู
้
ื
ื
่
วัตถุดา (blackbody) เปนวตถทแผคลนแมเหลกไฟฟาและดดกลนคลนแมเหลกไฟฟาไดอยางสมบรณ ์
ื
ำ
พลังค์ได้ต้งสมมติฐานเพ่ออธิบายการแผ่คล่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดา เรียกว่า สมมติฐานของพลังค์
ื
ั
(Planck’s hypothesis) ซึ่งมีใจความว่า พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัตถุดำาดูดกลืนหรือแผ่ออกมามี
ค่าได้เฉพาะบางค่าเท่านั้น และค่านี้เป็นจำานวนเต็มเท่าของ hf เรียกว่า ควอนตัมของพลังงาน (quantum
of energy) ตามสมการ E = nhf
ี
สเปกตรัมของแก๊ส เช่น ไฮโดรเจนและนีออน ในช่วงท่ตามองเห็น มีลักษณะเป็นเส้นแยกออกจากกัน
เรียกว่าสเปกตรัมแบบเส้น (line spectrum) โบร์อธิบายสเปกตรัมแบบเส้นของแก๊สไฮโดรเจน โดยเสนอ
ทฤษฎีอะตอมของไฮโดรเจนมีใจความว่า อิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสโดยไม่แผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น
จะอยู่ในวงโคจรเฉพาะบางค่า ที่มีโมเมนตัมเชิงมุมตามสมการ mvr = nħ ทำาให้มีรัศมีวงโคจรตามสมการ
และมีพลังงานรวมของอิเล็กตรอนในวงโคจรตามสมการ
ี
ี
เม่ออเลกตรอนเปล่ยนวงโคจร จะมการรับหรอปลอยพลังงานบางค่าออกมาในรูปของคล่นแม่เหล็กไฟฟา
ื
ื
ื
้
ิ
่
็
ตามสมมติฐานของพลังค์ ตามสมการ hf = E − E f
i
ำ
ี
ทฤษฎีอะตอมของโบร์สามารถใช้คานวณหาพลังงานของอะตอมไฮโดรเจนท่สถานะพื้นมีค่า
21 . 76 10 19 J 13 6 . eV
E = -21.76 × 10 J หรือ -13.6 eV พลังงานท่สถานะถูกกระต้น ตามสมการ E n 2 2
-19
ี
ุ
1
21 . 76 10 19 J 13 6 . eV n n
E เม่อ n = 2,3,4... และนาไปใช้คานวณหาความยาวคล่นของสเปกตรัมชุดต่าง ๆ ของไฮโดรเจน
ื
ื
ำ
ำ
n
n 2 n 2
1 1 1
ตามสมการ R H n f 2 n i 2
ั
่
ี
่
้
็
้
ิ
ำ
ุ
ี
ี
เมอแสงทมความถเหมาะสมตกกระทบผวโลหะ จะทาใหอเลกตรอนหลดจากผวโลหะนนได ้
ิ
ิ
่
ื
เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (photoelectric effect) โดยเรียกอิเล็กตรอนที่หลุด
จากผิวโลหะว่า โฟโตอิเล็กตรอน (photoelectron) ซึ่งจะมีจำานวนเพิ่มขึ้นตามความเข้มแสงที่ตกกระทบ
ื
ไอน์สไตน์ได้เสนอแนวความคิดเพ่ออธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกโดยอาศัยสมมติฐานของพลังค์ว่า
แสงมีลักษณะเป็นก้อนพลังงานหรือควอนตัมของพลังงาน ซึ่งเรียกว่า โฟตอน (photon) มีพลังงาน hf และ
ี
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกจะเกิดข้นได จะต้องใช้แสงท่มีความถ่มากกว่าหรือเท่ากับความถ่ค่าหน่งท่เรียก
ึ
้
ี
ึ
ี
ี
ว่า ความถี่ขีดเริ่ม (threshold frequency) ซึ่งเป็นความถี่ของโฟตอนที่มีพลังงานเท่ากับพลังงานที่โลหะ
้
ี
์
ั
่
ุ
ั
ึ
ยดอเลกตรอนไว เรยกวา ฟังก์ชันงาน (work function) ตามสมการ W = hf จากกฎการอนรกษพลงงาน
็
ิ
0
จะได้พลังงานจลน์สูงสุดของโฟโตอิเล็กตรอนตามสมการ E k max hf W พลังงานจลน์สูงสุดของ
โฟโตอิเล็กตรอนหาได้จากการทดลองด้วยการต่อความต่างศักย์ไฟฟ้าต้านโฟโตอิเล็กตรอน จนกระแส
ี
ั
โฟโตอิเล็กตรอนเป็นศูนย์พอด เรียก ความต่างศักย์หยุดย้ง V สัมพันธ์กับพลังงงานจลน์สูงสุดของ
s
hf
โฟโตอิเล็กตรอน ตามสมการ E k max = eV s W
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี