Physics atom part 1
6 likes4,592 views
ฟิสิกส์อะตอม 1 ทฤษฎีอะตอมสมัยเก่า ถึงการค้นพบอิเล็กตรอน
Physics atom part 1
- 2. ตอนที่ 1 ทบทวนพื้นฐานเกี่ยวกับประจุไฟฟ้ า 1. ศักย์ไฟฟ้ ารอบจุดประจุ เมื่อ V คือ ศักย์ไฟฟ้ารอบประจุ (โวลต์) k = 9 x 109 N.m2/c2 Q คือ ประจุต้นเหตุ (คูลอมบ์) R คือ ระยะห่างจากจุดประจุถึงจุดที่จะคานวณ (m) Ep คือ พลังงานศักย์ไฟฟ้า (จูล) q คือ ประจุทดสอบ (C) V คือ ศักย์ไฟฟ้า ณ จุดนั้น ๆ (โวลต์)
- 3. 2. สนามไฟฟ้ าสม่าเสมอ เมื่อ E คือ สนามไฟฟ้าสม่าเสมอ (V/m , N/C) V คือ ความต่างศักย์ระหว่างขั้วบวกและลบ (โวลต์) d คือ ระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้า (m) F คือ แรงกระทาต่อประจุ q (นิวตัน) q คือ ประจุที่อยู่ในสนามไฟฟ้านั้น (C) q คือ ประจุไฟฟ้าในอนุภาค (C) n คือ จานวนอิเล็กตรอน e คือ ประจุของอิเล็กตรอน = 1.6x10 –19 C
- 4. 3. การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้ าในสนามแม่เหล็ก เมื่อ R คือ รัศมีวงกลมการเคลื่อนที่ (m) m คือ มวลของอนุภาคไฟฟ้า (kg) v คือ ความเร็วของอนุภาคไฟฟ้า (m/s) q คือ ประจุ (c) B คือ ความเข้มสนามแม่เหล็ก (เทสลา)
- 6. Democritus ทุกสิ่งทุกอย่างประกอบขึ้นจาก อนุภาคที่ เล็กมาก จนไม่สามารถมองเห็น ได้ อนุภาคเล็กๆ เหล่านี้จะรวมพวกเข้า ด้วยกันโดยวิธีการต่างๆ สาหรับอนุภาค เองนั้นไม่มีการเปลี่ยน แปลงและไม่ สามารถจะแตกแยกออกเป็นชิ้นส่วนที่ เล็กลงไปอีกได้ ภาษากรีก atoms ความหมายว่า ไม่สามารถแบ่งแยกได้อีก “ อะตอมเป็นชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดของสสาร ที่สามารถจะคงอยู่ได้ ”
- 7. Aristotle “ ดิน น้า ลม ไฟ ” Empedocles สสารทุกชนิดมีเนื้อต่อเนื่อง ไม่มีช่องว่าง ไม่มีเนื้อสสาร และสามารถแบ่งออกเป็นชิ้น เล็ก ๆ เท่าใดก็ได้ ไม่จากัด นั่นคือ ไม่มี อะตอม
- 9. รูป Geissler tubes : The glow of the tube is quite dim in ambient light มีกระแสไฟฟ้ าผ่านหลอดและมีสีเขียวจางๆเกิดขึ้นที่ผนังของหลอด
- 11. A glass tube containing a glowing green electron beam รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรง
- 14. สมบัติรังสีแคโทด วัสดุหลายชนิดที่ใช้ทาแคโทด จะให้รังสีแคโทดที่ มีสมบัติอย่างเดียวกัน เมื่อไม่มีสนามแม่เหล็ก รังสีแคโทดเดินทางเป็น เส้นตรงออกมาตั้งฉากกับผิวแคโทด สนามแม่เหล็กเบนรังสีแคโทดได้
- 15. สมบัติรังสีแคโทด 1) ทาให้สารเรืองแสงเกิดการเรืองแสงได้ 2) เบี่ยงเบนเข้าหาขั้วไฟฟ้ าบวก 3) เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กและทิศการเบี่ยงเบนเป็นไปตาม กฎมือซ้าย 4) ไม่สามารถทะลุแผ่นโลหะบาง ๆ ที่ขวางกั้น 5) หมุนกังหันเล็ก ๆ ได้ ให้รู้ว่ามีประจุไฟฟ้ าเป็นลบ ให้รู้ว่า ภายในรังสีแคโทดประกอบไปด้วยก้อนอนุภาค (อนุภาค คือ สิ่งที่มีตัวตนมีมวล มีโมเมนตัม ฯลฯ)
- 16. ทฤษฎีอะตอมของดาลตัน 1) สสารทั้งหลายประกอบด้วยอะตอมซึ่งเป็นหน่วยที่เล็ก ที่สุดที่ไม่สามารถแบ่งแยกต่อไปได้ 2) ธาตุแต่ละชนิดประกอบด้วยอะตอม โดยธาตุชนิด เดียวกันจะมีอะตอมเหมือนกัน ส่วนธาตุต่างชนิดกัน อะตอมจะแตกต่างกัน 3) อะตอมชนิดหนึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปเป็นอะตอมชนิดอื่น ไม่ได้
- 17. ทฤษฎีอะตอมของดาลตัน 4) หน่วยย่อยของสารประกอบคือ โมเลกุล ซึ่งจะประกอบด้วย อะตอมของธาตุองค์ประกอบในสัดส่วนที่แน่นอน 5) ในปฏิกิริยาเคมีใด ๆ อะตอมไม่มีการสูญหาย หรือทาให้เกิดขึ้น ใหม่ได้แต่อะตอมจะเกิดการจัดเรียงตัวกันเป็นโมเลกุลใหม่เกิดขึ้น เป็นสารประกอบ
- 18. ทฤษฎีอะตอมของดาลตันที่ปัจจุบันพบว่า เป็นจริงเพียง 1 ข้อ คือ ข้อ 1 ซึ่งกล่าวว่า สสารทั้งหลายประกอบด้วย อะตอมซึ่งเป็นหน่วยที่เล็กที่สุด ที่ไม่สามารถแบ่งแยกต่อไปได้
- 19. Joseph John Thomson รังสีแคโทดประกอบด้วย อนุภาคที่มีมวลและอิเล็กตรอน คือ ส่วนประกอบที่สาคัญของอะตอม
- 27. ตัวอย่าง ในการทดลองของ Thomson เพื่อหาอัตราส่วนประจุต่อมวลของอนุภาค รังสีแคโทด โดยใช้สนามแม่เหล็กขนาด คือ 1.4 10-3 เทสลา รัศมี ความโค้งของลาอนุภาครังสีแคโทดจะเท่ากับ 9.13 เซนติเมตร ในการวัด ความเร็วของอนุภาครังสีแคโทด พบว่า ถ้าต่อแผ่นโลหะทั้งสองซึ่งมี ระยะห่างกัน 1.0 เซนติเมตรเข้ากับความต่างศักย์ไฟฟ้า 322 โวลต์จะทา ให้อนุภาครังสีแคโทด เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง จงหาความเร็วและ อัตราส่วนประจุต่อมวลอนุภาครังสีแคโทด
- 29. คุณรู้จริงไหม??? 1. เมื่อรังสีคาโทดวิ่งผ่านขั้วไฟฟ้า จะเบนเข้าหาขั้ว................................. 2. เมื่อรังสีคาโทด วิ่งผ่านสนามแม่เหล็กจะ............................................. 3. เมื่อรังสีคาโทด พุ่งชนโลหะบาง ๆ รังสีทะลุไปได้หรือไม่.................. 4. เมื่อรังสีคาโทดพุ่งชนกังหัน จะทาให้กังหัน....................................... 5. สมบัติใดของรังสีคาโทดทาให้ทราบว่า รังสีคาโทดมีประจุเป็นลบ 6. สมบัติใดของรังสีคาโทดทาให้ทราบว่า รังสีคาโทดมีประกอบไปด้วย ก้อนอนุภาค
- 30. ทอมสันทราบได้อย่างไรว่าอนุภาคในลาของรังสี แคโทดมีประจุเป็นลบ ก. สามารถเบี่ยงเบนได้ในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ข. เพราะรังสีแคโทดเป็นรังสีที่เกิดจากขั้วลบ ค. เมื่อเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าจะเบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวก ง. มีทิศการเคลื่อนที่ตรงกันข้ามกับกระแสไฟฟ้า
- 31. ทาไมหลอดรังสีแคโทดจึงต้องจัดให้เป็นหลอด สุญญากาศหรือเกือบเป็นสุญญากาศ ก. เพื่อให้สามารถมองเห็นลาแสงที่เกิดขึ้นได้ชัดเจน ข. เพื่อลดความดันของอากาศในหลอด ค. เพื่อให้สนามไฟฟ้าระหว่างขั้วหลอดคงที่ ง. เพื่อช่วยลดความร้อนให้กับขั้วของหลอด จ. ป้องกันไม่ให้รังสีแคโทดชนกับโมเลกุลของอากาศซึ่งจะทาให้ เกิดรังสีได้น้อย
- 32. Robert A. Millikan E mg q mgqE การหาประจุไฟฟ้ าของอิเล็กตรอนโดยการทดลองของมิลลิแกน
- 34. FE = mg qE = mg จากการทดลองถ้าจัดความต่างศักย์ไฟฟ้าให้เหมาะสมจะมีหยด น้ามันบางหยดลอยนิ่งอยู่กับที่แสดงว่าแรงเนื่องจากสนามไฟฟ้า เท่ากับแรงโน้มถ่วงของโลก พิจารณาเฉพาะหยดที่อยู่นิ่ง ๆ
- 35. neE = mg เพราะ q = ne FE = mg qE = mg ne = mg / E q คือ ประจุรวมทั้งหมดในหยดน้ามัน(C) n คือ จานวนอิเล็กตรอน e คือ ประจุอิเล็กตรอน 1 ตัว m คือ มวลของหยดน้ามันทั้งหมด (kg) E คือ ความเข้มสนามไฟฟ้า (N/C)
- 36. ตัวอย่าง ในการทดลองของ Millikan ต้องใช้ความต่าง ศักย์ไฟฟ้ าระหว่างแผ่นโลหะค่าเท่าใด จึงจะทาให้แรง เนื่องจากสนามไฟฟ้ าที่กระทาต่อหยดน้ามันสมดุลกับแรง ดึงดูดของโลก ถ้าหยดน้ามันมีมวล 6.4 10 – 15 กิโลกรัม และได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม 7 ตัว ระยะห่างระหว่าง แผ่น โลหะเท่ากับ 1 เซนติเมตร ประจุไฟฟ้ า ของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.6 10 – 19 คูลอมบ์
- 38. 1. ในปัจจุบันใช้ธาตุอะไรเป็นมาตรฐานสาหรับการกาหนด หน่วยทางมวลของอะตอม ก. ออกซิเจน ข. คาร์บอน ค. ไฮโดรเจน ง. ยูเรเนียม
- 39. 2. องค์ประกอบอันดับแรกของอะตอมที่มนุษย์รู้จัก คือข้อใด ก. โปรตอน ข. นิวตรอน ค. นิวเคลียส ง. อิเล็กตรอน
- 40. 3. ในการทดลองหาค่าประจุต่อมวลของทอมสันโดยใช้ สนามแม่เหล็กที่มีความเข้ม 0.002 T ถ้าความต่างศักย์ ระหว่างแผ่นขนานสองแผ่น ห่างกัน 2 cm มีค่า 80 V ความเร็วของอิเล็กตรอนขณะเคลื่อนที่ผ่านแผ่นโลหะนี้มีค่า เท่าไร ก. 2 X 10 6 m / s ข. 4 X 10 6 m / s ค. 6 X 10 6 m / s ง. 8 X 10 6 m / s
- 42. 4. ในการทดลองหาค่าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนโดยใช้ หลอดตาแมว ได้จัดค่าความต่างศักย์ระหว่างแคโทดกับ แอโนดรูปก้นกระทะเท่ากับ 180 V ถ้ากระแสไฟฟ้ าที่ผ่าน ขดลวดโซลินอยด์ทาให้เกิดสนามแม่เหล็ก 5 X 10–3 T และทราบว่าอิเล็กตรอนมีประจุ - 1.6 X 10 – 19 C และมี มวล 9 X 10– 31 kg อัตราเร็วของอิเล็กตรอนขณะวิ่งถึง แอโนดเป็นเท่าไร ก. 2 X 10 6 m / s ข. 4 X 10 6 m / s ค. 6 X 10 6 m / s ง. 8 X 10 6 m / s
- 44. 5. จากโจทย์ข้อที่ 4. ขณะถึงแอโนดอิเล็กตรอนจะ วิ่งด้วยรัศมีความโค้งเท่าไร ก. 3 X 10- 3 m ข. 5 X 10- 3 m ค. 7 X 10- 3 m ง. 9 X 10- 3 m
- 45. 6. ในการทดลองวัดอัตราส่วนประจุต่อมวลของ อิเล็กตรอนโดยวิธีของทอมสัน โดยครั้งแรกให้รังสีแคโทด เกิดการเบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก แต่เมื่อใส่สนามไฟฟ้ าเข้า ไปเพื่อหักล้างการเบี่ยงเบนของรังสีแคโทด กลับปรากฏว่า รังสีแคโทดกลับเบี่ยงเบนมากยิ่งขึ้นผู้ทาการทดลองควรจะ ทาอย่างไร ก. กลับทิศทางของสนามไฟฟ้ า ข. ลดความเข้มของสนามไฟฟ้ า ค. เพิ่มความเข้มของสนามไฟฟ้ า ง. ลดความเข้มของสนามแม่เหล็ก
- 46. ก. 0.05 ซม. ข. 0.5 ซม. ค. 2.5 ซม. ง. 5.0 ซม. 7. ในการทดลองหลอดตาแมว พบว่า ความเร็วของอนุภาครังสี แคโทดมีค่าเท่ากับ 9 x 10 7 m / s เมื่อนา ขดลวดโซลิ นอยด์ที่ทาให้เกิดสนามแม่เหล็ก 0.1 เทสลา ครอบลงบนหลอดตา แมว จงหาว่ารังสีแคโทด จะวิ่งเป็นเส้นโค้งด้วยรัศมีเท่าไร (กาหนด ของอนุภาครังสีแคโทดเท่ากับ 1.8 x 10 11 C/kg ) m e
- 47. 8. ในการทดลองตามแบบของมิลลิแกน พบว่าหยดน้ามัน หยดหนึ่งลอยนิ่งอยู่ได้ระหว่างแผ่นโลหะ ขนานสองแผ่น ซึ่งห่างกัน 0.8 cm โดยมีความต่างศักย์ระหว่างแผ่นเท่ากับ 12,000 V ถ้าหยดน้ามันมีประจุไฟฟ้ า 8 X 10 – 19 C จะมี น้าหนักเท่าไร ก. 1.2 X 10 – 12 N ข. 2.2 X 10 – 12 N ค. 3.2 X 10 – 12 N ง. 4.2 X 10 – 12 N
- 48. 9. ในการทดลองหยดน้ามันของมิลลิแกน หยดน้ามันมีมวล 6.4 X 10 – 14 kg ลอยนิ่งอยู่ระหว่างแผ่นโลหะสองแผ่น ซึ่งมี ความต่างศักย์ 10,000 V อยู่ห่างกัน 1 cm จานวน อิเล็กตรอนซึ่งแฝงอยู่ในหยดน้ามันมีจานวนเท่าไร ก. 4 ตัว ข. 6 ตัว ค. 8 ตัว ง. 12 ตัว
- 49. 10. ในการทดลองเรื่องหยดน้ามันของมิลลิแกน ถ้าใช้ ความต่างศักย์ไฟฟ้ า 100 โวลต์ หยดน้ามันมีมวล 8 X 10 -16 kg ระยะห่างระหว่างแผ่นขั้วโลหะเท่ากับ 0.8 cm ทาให้หยดนามันอยู่นิ่ง หยดน้ามันได้รับ อิเล็กตรอนกี่ตัว ก. 1 ตัว ข. 2 ตัว ค. 4 ตัว ง. 8 ตัว
- 50. 11. ในการทดลองเรื่องหยดน้ามันของมิลลิแกน พบว่าถ้า ต้องการใช้โวลต์ หยดน้ามันซึ่งมีมวล 4.8 X 10 -15 kg ลอย นิ่งอยู่ระหว่างแผ่นโลหะ 2 แผ่น ซึ่งวางขนานห่างกัน 1 cm ถ้าใช้ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นโลหะ 300 โวลต์ ถ้า อิเล็กตรอนมีประจุ 1.6 X 10 -19 C และ ความเร่ง เนื่องจากแรงดึงดูดของโลกเท่ากับ 10 m/s2 หยดน้ามันนี้ จะมีอิเล็กตรอนเกาะอยู่กี่ตัว ก. 1 ตัว ข. 10 ตัว ค. 100 ตัว ง. 1,000 ตัว
- 51. 12. ในการทดลองของมิลลิแกน เมื่อทาให้หยดน้ามันมวล 1.6 X 10 -14 kg ลอยหยุดนิ่งระหว่างแผ่นโลหะขนานซึ่ง วางห่างกัน 1 cm โดยแผ่นบนมีศักย์ไฟฟ้ าสูงกว่าแผ่นล่าง เท่ากับ 392 โวลต์ ถ้าความเร่ง เนื่องจากแรงดึงดูดของโลก เท่ากับ 9.8 m/s2 และอิเล็กตรอนมีประจุ 1.6 X 10 -19 C จงคานวณหาว่าหยดน้ามันนี้มีอิเล็กตรอนอิสระแฝงอยู่กี่ตัว ก. 25 ตัว ข. 50 ตัว ค. 250 ตัว ง. 500 ตัว
- 52. 13. หยดน้ามันมีมวล 1.92 x 10 -30 กิโลกรัม และมี จานวนอิเล็กตรอนอิสระอยู่จานวนหนึ่งลอยนิ่ง อยู่ระหว่าง แผ่นตัวนาขนาดที่มีสนามไฟฟ้ าความเข้ม 6x 10 -14 นิวตัน/คูลอมบ์ ทิศแนวดิ่ง มีอิเล็กตรอนอิสระกี่ตัวอยู่บน หยด น้ามันดังกล่าว กาหนดประจุอิเล็กตรอนเป็น -1. X 10 -19 คูลอมบ์ ก. 250 ตัว ข. 500 ตัว ค. 1,000 ตัว ง. 2,000 ตัว
- 53. 14. ในการทดลองเรื่องหยดน้ามันของมิลลิแกนนั้น พบว่าเมื่อเพิ่มค่าความต่างศักย์จนถึงค่าสูงสุดของ เครื่องมือ แล้วไม่สามารถทาให้หยดน้ามันหยุดนิ่ง หรือเคลื่อนที่ในทิศตรงข้ามกับเมื่อยังไม่ให้ค่าความ ต่างศักย์แสดงว่า ก. หยดน้ามันมีประจุชนิดที่ทาให้แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้ามี ทิศทางเดียวกับแรงโน้มถ่วงของโลก ข. สนามไฟฟ้ามีค่าน้อยเกินไป ค. หยดน้ามันมีมวลมากเกินไป ง. ถูกทุกข้อ
- 54. 15. ในการทดลองหยดน้ามันของมิลลิแกน ปรากฏว่า เมื่อยังไม่ใส่สนามไฟฟ้ าเข้าไป หยดน้ามันจะตกลงด้วย ความเร็วคงที่ค่าหนึ่ง เมื่อใส่สนามไฟฟ้ าเข้าไปเพื่อจะให้ หยดน้ามันลอยนิ่งอยู่กับที่กลับปรากฏว่า หยดน้ามัน กลับตกลงด้วยความเร็วสูงกว่าเดิม เหตุผลต่อไปนี้ข้อใด ถูกต้อง ก. หยดน้ามันมีประจุลบ ข. ความเข้มของสนามไฟฟ้าต่าเกินไป ค. ความเข้มของสนามไฟฟ้าสูงเกินไป ง. ทิศทางของสนามไฟฟ้าสลับกันกับที่ควรจะเป็น