|
Автор |
Сообщение |
ar54
|
Заголовок сообщения: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 19 апр 2018, 13:52 |
|
Зарегистрирован: 17 дек 2015, 18:58 Сообщений: 892
|
Уважаемые коллеги, посмотрите, пожалуйста, условие задачи из ЗФТШ, помогите разобраться. 1) В задаче по существу просят определить энергию однократной ионизации нейтрального атома гелия. Это - нетривиальная задача, в университетских курсах общей физики она не решается (смотрел курсы МФТИ и МИФИ). Решение, с высокой точностью совпадающее с экспериментом (`E_(i1)~~25 eV`), можно получить из решения задачи в строго квантово-механической постановке, с привлечением развитых в теоретической физике методов решения получающихся уравнений (например, метода возмущений). И если автор задачи просит школьника оценить именно эту энергию, то причем здесь информация о том, что оставшийся атом перейдет в основное состояние для иона `He^(+)`? (Эта дополнительная информация, на мой взгляд, только запутывает ситуацию). 2) Возможно, изначально вопрос в задаче стоял об оценке суммарной энергии двукратной ионизации нейтрального атома, но при условии последовательного отрыва электронов. В этом случае также не стоит говорить об основном состоянии иона `He^(+)` - ученик сам должен сообразить, что после однократной ионизации (отрыва одного электрона), оставшийся электрон свалится на основной уровень `He^(+)`, энергия ионизации которого прекрасно вычисляется по модели Бора для водородоподобного атома. Какие у кого будут соображения? Что я не понимаю?
|
|
|
|
|
|
|
eduhelper
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 19 апр 2018, 18:52 |
|
Зарегистрирован: 08 дек 2010, 13:36 Сообщений: 5284
|
ar54 писал(а): ... Какие у кого будут соображения? Что я не понимаю? А.Д. Задачи этого задания по плану, буду разбирать с учениками на следующей неделе. Пока предварительно: для оценки на мой взгляд, можно принять модель, когда каждый из электронов притягивается к ядру и отталкивается друг от друга... Квантовомеханическе подходы в школе не изучаются. Возможно на следующей неделе добавлю еще какие то соображения.
_________________ Цель ничто - движение все.
|
|
|
|
|
Viktor Perestukin
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 01:39 |
|
Зарегистрирован: 24 июн 2011, 00:14 Сообщений: 1674 Откуда: Страна невыученных уроков
|
eduhelper писал(а): ... какие то соображения. Разрешите представить мои соображения. Вычислим энергию двух электронов на орбите в нейтральном атоме `He` по Н. Бору. Вложение:
Задача5-Рис1.gif [ 6.9 KIB | Просмотров: 5961 ]
`E_(He)=2epsilon=-(147)/4*(mk^2e^4)/hbar^2`. (7)Теперь вычислим энергию электрона на орбите однозарядного иона `He^(+)`. Вложение:
Задача5-Рис2.gif [ 4.91 KIB | Просмотров: 5961 ]
Полная энергия электрона на орбите `He^(+)`: `E_(He^(+))=E_p+E_k=-2*(mk^2e^4)/hbar`. (13)Энергию, необходимую для удаления одного электрона из атома `He`, найдём как разность (13)`-`(7): `DeltaE=(139)/2*E_1`, где `E_1=k^2*(me^4)/(2hbar^2)~~13,6` эВ. `DeltaE=~~945,2` эВ
_________________ Казнить нельзя ЗПТ помиловать!
|
|
|
|
|
eduhelper
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 08:55 |
|
Зарегистрирован: 08 дек 2010, 13:36 Сообщений: 5284
|
Viktor Perestukin писал(а): Разрешите представить мои соображения.
Энергию, необходимую для удаления одного электрона из атома `He`, найдём как разность (13)`-`(7): `DeltaE=(139)/2*E_1`, где `E_1=k^2*(me^4)/(2hbar^2)~~13,6` эВ. `DeltaE=~~945,2` эВ 1) ... Ответ совсем несуразный... Он почти в сорок раз больше правильного значения приведенного А.Д. 2) Правильные значения скорости электронов на первой орбите атома гелия и радиуса этой орбиты см например в задании зфтш №6 за 2014-2015 г Успехов.
_________________ Цель ничто - движение все.
|
|
|
|
|
ar54
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 11:13 |
|
Зарегистрирован: 17 дек 2015, 18:58 Сообщений: 892
|
eduhelper писал(а): ar54 писал(а): ... Какие у кого будут соображения? Что я не понимаю? ... предварительно: для оценки на мой взгляд, можно принять модель, когда каждый из электронов притягивается к ядру и отталкивается друг от друга... А.В., спасибо за отклик. Конечно, я сразу же использовал этот подход и получил оценку `~~30 eV`. При этом не использовал дополнительную информацию из условия задачи о том, что оставшийся электрон свалится в основное состояние для иона гелия. Поэтому и задал вопрос в этой теме: зачем в условии дана эта информация?
|
|
|
|
|
ar54
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 11:38 |
|
Зарегистрирован: 17 дек 2015, 18:58 Сообщений: 892
|
Viktor Perestukin писал(а): Вычислим энергию двух электронов на орбите в нейтральном атоме `He` по Н. Бору. ... Виктор,
|
|
|
|
|
Viktor Perestukin
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 14:44 |
|
Зарегистрирован: 24 июн 2011, 00:14 Сообщений: 1674 Откуда: Страна невыученных уроков
|
eduhelper писал(а): 1) ... Ответ совсем несуразный... Знаю, что ответ мимо цели. Не судите слишком строго. Хотелось бы разобраться. Как в старом советских времён фильме было сказано: "Я не волшебник, я только учусь". eduhelper писал(а): 2) Правильные значения скорости электронов на первой орбите атома гелия и радиуса этой орбиты см например в задании зфтш №6 за 2014-2015 г. К сожалению, нет этой методички у меня. И Интернет не помогает...
_________________ Казнить нельзя ЗПТ помиловать!
|
|
|
|
|
Viktor Perestukin
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 14:47 |
|
Зарегистрирован: 24 июн 2011, 00:14 Сообщений: 1674 Откуда: Страна невыученных уроков
|
ar54 писал(а): 2) В формуле (5) Вы вычисляете... Здесь ошибки, вроде, понял. ar54 писал(а): 1) 1-ая (принципиальная) ошибка у Вас: уравнение (2) не соответствует условию задачи! А как должно быть? Вот тут не ориентируюсь.
_________________ Казнить нельзя ЗПТ помиловать!
|
|
|
|
|
eduhelper
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 15:10 |
|
Зарегистрирован: 08 дек 2010, 13:36 Сообщений: 5284
|
Viktor Perestukin писал(а): ar54 писал(а): 2) В формуле (5) Вы вычисляете... Здесь ошибки, вроде, понял. ar54 писал(а): 1) 1-ая (принципиальная) ошибка у Вас: уравнение (2) не соответствует условию задачи! А как должно быть? Вот тут не ориентируюсь. http://www.school38vrn.ru/images/users- ... _11_14.pdfсм. стр 26...
_________________ Цель ничто - движение все.
|
|
|
|
|
eduhelper
|
Заголовок сообщения: Re: ЗФТШ, 11кл., Задание 6, Задача 5. Добавлено: 22 апр 2018, 15:12 |
|
Зарегистрирован: 08 дек 2010, 13:36 Сообщений: 5284
|
ar54 писал(а): А.В., спасибо за отклик. Конечно, я сразу же использовал этот подход и получил оценку `~~30 eV`. При этом не использовал дополнительную информацию из условия задачи о том, что оставшийся электрон свалится в основное состояние для иона гелия. Поэтому и задал вопрос в этой теме: зачем в условии дана эта информация? ... Вычислений не производил, но считаю полученную оценку в 30 эв хорошим совпадением с реальностью...
_________________ Цель ничто - движение все.
|
|
|
|
|
|
|
|
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 10 |
|
|
|
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения
|
|
|