ทดสอบ บล็อกแรก

การทดลองของทอมสัน
เป็นการทดลองเพื่อหาค่าของประจุต่อมวลของอิเล็กตรอน โดยการใช้หลอดรังสีแคโทด
หลอดรังสีแคโทเป็นอุปกรณืทีมีส่วนประกอบที่ใช้ในการหาค่า 2 ส่วนคือ 1. ส่วนเร่งอิเล็กตรอน เป็นส่วนที่ใช้ความต่างศักย์เร่งประจุอิเล็กตรอน 2. ส่วนกรองความเร็ว ซึ่งมีสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า

แก้ไข ส่วนเร่งอิเล็กตรอน

จากกฎอนุรักษ์พลังงานจึงทำให้พลังงานที่ต้นทางเท่ากับพลังงานที่ปลายทาง
พลังงานที่A = พลังงานที่C

แทนค่า
$\begin{align} (-q)V_{a}+E_{k a} &= (-q)V_{c}+E_{k c} \\ (-q)V_{a}+0 &= (-q)V_{c}+\frac{1}{2}mv^2 \\ qV_{c}-qV_{a} &= \frac{1}{2}mv^2 \\ q(V_{c}-V_{a}) &= \frac{1}{2}mv^2 \\ qV &= \frac{1}{2}mv^2 \\ v &= \sqrt{\frac{2qV}{m}} \\ \end{align}$
แต่ข้อมูลที่มีในตอนนี้ทราบเพียงแค่ค่าของ $V$ เท่านั้น เราจึงยังหาค่าของ ไม่ได้เพราะเรายังไม่รู้ค่าของ $q$ และ $m$ จึงต้องหาความเร็วของอิเล็กตรอนจากส่วนกรองความเร็ว

แก้ไข ส่วนกรองความเร็ว:หาอัตราเร็วของอิเล็กตรอน

เมื่ออิเล็กตรอนวิ่งผ่านสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเป็นเส้นตรงแสดงว่าแรงของสนามแม่เหล็กเท่ากับสนามไฟฟ้าจึงหักล้างกันพอดีศูนย์
$\begin{align} \sum F &= 0 \\ F_{E} &= F_{b} \\ qE &= qvB \\ v &= \frac{E}{B}; \\ \end{align}$
ค่าของ $E$ และ $B$ เป็นค่าของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่จ่ายเข้าไปจึงทำให้สามารถหาความเร็วของอิเล็กตรอนได้

แก้ไข ส่วนกรองความเร็ว:หาอัตราส่วนประจุต่อมวล $(\frac{q}{m})$

ต่อไปเป็นการหาอัตราส่วนประจุต่อมวล $(\frac{q}{m})$ ของอิเล็กตรอนโดยตัดสนามไฟฟ้าออกจะทำให้เหลือเพียงแต่สนามแม่เหล็กแต่เมื่ออิเล็กตรอนพุ่งเข้าไปจะทำให้มีเส้นทางโค้งตามกฎมือขวา ทำให้แรงที่กระทำกับเส้นแรงแม่เหล็กมีค่าเท่ากับแรงสู่ศูนย์กลาง
$\begin{align} F_{b} &= \frac{mv^2}{R} \\ qvB &= \frac{mv^2}{R} \\ \frac{q}{m} &= \frac{v}{BR}; v=\frac{E}{B} \\ \frac{q}{m} &= \frac{\frac{E}{B}}{BR} \\ \frac{q}{m} &= \frac{E}{B^{2}R} \end{align}$

แก้ไข การทดลองหยดน้ำมันของมิลลิแกน

การทดลองนี้แสดงให้เห็นถึงค่าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนโดยใช้หยดน้ำมันลอยนิ่งในสนามซึ่งทำให้แรงลัพธ์เท่ากับศูนย์
$\begin{align} \sum F & = 0 \\ F_{E} & = mg \\ qE & = mg \\ q & = \frac{mg}{E}; E=\frac{V}{d} \\ q & = \frac{mg}{\frac{V}{d}} \\ \end{align}$

แต่ $q$ เป็นผลรวมของพลังงานจากอิเล็กตรอนหลายๆ ตัวรวมกัน เพราะฉะนั้น พลังงานของอิเล็กตรอนตัวเดียวจึงเท่ากับ
$\begin{align} q & = ne \\ e & = \frac{q}{n} \end{align}$

แก้ไข การแผ่รังสีของวัตถุดำและค่านิจของแพลงค์

วัตถุสามารถแผ่คลื่นรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ด้วยตัวเอง แต่จะมีความเข้มแสงต่างกันไปตามอุณหภูมิของวัตถุนั้นๆ โดยที่อุณหภูมิสูงวัตถุจะมีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงของแสงมาก จึงเห็นวัตถุเหล่านี้เปล่งแสงได้ (ลองนึกภาพของหลอดไฟตามไป) แต่วัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ในย่านของแสงน้อยมาก เราจึงไม่เห็นแสงเปล่งออกมา วัตถุที่แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้เราเรียกว่า "วัตถุดำ" (Black Body) แพลงค์ได้จำลองการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดำ โดยให้วัตถุดำมีอะตอมคู่อยู่มากมาย ซึ่งอะตอมคู่จะสั่นให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา และเมื่ออะตอมมีการสั่นด้วยความถี่ที่มากขึ้น พลังงานที่ปล่อยออกมาก็ยิ่งมากขึ้นตามด้วย และถ้ายิ่งมีอะตอมมาก พลังงานก็จะมากตามเช่นกัน

$E = nhf$

ทดสอบ บล็อกแรก

youtube

วันพุธที่ 11 กรกฎาคม พ.ศ. 2555

แก้ไข ส่วนเร่งอิเล็กตรอน

แก้ไข ส่วนกรองความเร็ว:หาอัตราเร็วของอิเล็กตรอน

แก้ไข ส่วนกรองความเร็ว:หาอัตราส่วนประจุต่อมวล $(\frac{q}{m})$

แก้ไข การทดลองหยดน้ำมันของมิลลิแกน

แก้ไข การแผ่รังสีของวัตถุดำและค่านิจของแพลงค์

วันศุกร์ที่ 6 กรกฎาคม พ.ศ. 2555