View
11
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
1 สเปกตรมของอะตอม
1. ครศกษาเนอหาทจะสอนใหละเอยดและศกษาชดกจกรรมการเรยนรใหรอบคอบ
2. ครเตรยมวสดอปกรณ จดชนเรยนใหพรอม กอนสอนครตองเตรยมชดกจกรรมการเรยนร ไวบนโตะใหเรยบรอย และใหเพยงพอกบนกเรยนคนละ 1 ชด ยกเวนสอการสอนทตองใช รวมกนทงกลม
3. ครแจงใหนกเรยนอานจดประสงคในการเรยนรกอนศกษาชดกจกรรมการเรยนร 4. ใหนกเรยนศกษาเนอหาสาระและตวอยางโจทยเสรมประสบการณจากใบความร ครคอยให
ค าแนะน าและสรปเนอหา สาระทส าคญแลวใหนกเรยนท าใบค าถาม และใบกจกรรม
5. ใหนกเรยนท าขอสอบจากแบบทดสอบหลงเรยน จ านวน 10 ขอ
6. ใหนกเรยนตรวจค าตอบจากเฉลยทายเลมแลวบนทกผลคะแนนการสอบสงทคณคร 7. ในกรณทนกเรยนท าคะแนนจากการทดสอบหลงเรยนไดไมถงรอยละ 70 ครใหนกเรยน
ยอนกลบไปศกษาชดกจกรรมการเรยนรอกครง แลวท าขอสอบใหไดคะแนนตามเกณฑ 8. ใหน าคะแนนจากใบค าถาม ใบกจกรรม และจากการทดสอบหลงเรยนมาวเคราะหผล
และประเมนผล
1. นกเรยนอานจดประสงคการเรยนรกอนลงมอศกษาชดกจกรรมการเรยนร 2. นกเรยนศกษาเนอหาสาระและตวอยางโจทยเสรมประสบการณจากใบความร เมอจบแลว
ใหท าใบค าถาม และใบกจกรรม 3. นกเรยนท าขอสอบจากแบบทดสอบหลงเรยน จ านวน 10 ขอ 4. นกเรยนตรวจค าตอบจากเฉลยทายเลมแลวบนทกผลคะแนนการทดสอบหลงเรยน 5. นกเรยนตองซอสตยตอตนเอง ไมดเฉลย กอนทจะท าแบบทดสอบ
ค ำชแจงส ำหรบคร
ค ำชแจงส ำหรบนกเรยน
2 สเปกตรมของอะตอม
ล ำดบขนตอนกำรใชชดกจกรรมกำรเรยนร ส ำหรบนกเรยน
ผำนเกณฑ
ไมผำนเกณฑ
ทดสอบกอนเรยน
ศกษำสำระและมำตรฐำนกำรเรยนรทเกยวของ
ปฏบตกจกรรมตำมชดกจกรรมกำรเรยนร
ศกษำชดกจกรรมกำรเรยนรตอไป
แบบทดสอบหลงเรยน
3 สเปกตรมของอะตอม
ผลกำรเรยนรทคำดหวง
สบคนขอมลและอภปรายเกยวกบเกยวกบสเปคตรมของอะตอม และสมมตฐานของพลงคได
ดำนควำมร 1. อธบายการเกดสเปกตรมของแกสรอนได 2. บอกไดวาสเปกตรมของแกสไฮโดรเจนทตามองเหนเปนไปตามสตรของบลเมอร 3. อธบายสมมตฐานของพลงคได
ดำนทกษะกระบวนกำร 4. สบคนขอมลและอภปรายเกยวกบการเกดสเปกตรมของแกสรอนได 5. ค าณวนหาความยาวคลนของเสนสเปกตรมของแกสไฮโดรเจนทตามองเหน
(อนกรมของบลเมอร)ได 6. สบคนขอมลและอภปรายเกยวกบสมมตฐานของพลงคได
ดำนคณลกษณะอนพงประสงค 7. ซอสตยสจรต มวนย ใฝเรยนร มงมนในการท างาน ตระหนกในคณคาและมเจต
คตทดตอวชาวทยาศาสตร
ผลกำรเรยนรทคำดหวงและจดประสงคกำรเรยนร ชดท 3 สเปกตรมของอะตอม
จดประสงคกำรเรยนร
4 สเปกตรมของอะตอม
แบบทดสอบกอนเรยน วชาฟสกส 5 ชนมธยมศกษาปท 6 เรอง สเปกตรมของอะตอม ใชเวลา 15 นาท
ค ำชแจง ใหนกเรยนเขยนเครองหมายกากบาท () บนตวเลอกในกระดาษค าตอบ ทถกตองทสด 1. สเปกตรมทไดจากอะตอมของธาตชนดหนงประกอบดวยชดของแสงทมความยาวคลนตาง ๆ และ 1. เปนคณสมบตเหมอนกนกบธาตชนดอน 2. เปนคณสมบตเฉพาะของธาตชนดนน 3. จะไดเปนแถบสวางเสมอ 4. ไดเปนเสนมดเสมอ 2. ค ากลาวตอไปน 1) แกสรอนผลตสเปกตรมเสนสวางมความถตาง ๆ กนตามชนดของแกสนน ๆ 2) เมออะตอมเปลยนพลงงานจากระดบสงๆ ลงมาทระดบเดยวกนจะปลดปลอยพลงงานโฟตอนออกมาไมเทากน ขอใดถกตอง 1. ขอ 1 ถก ขอ 2 ผด 2. ขอ 1 ผด ขอ 2 ถก 3. ขอ 1 ถก ขอ 2 ถกและขอ 2 เปนเหตผลของขอ 1 4. ขอ 1 ถก ขอ 2 ถกแตขอ 2 ไมเปนเหตผลของขอ 1 3. สเปกตรมเสนสวาง(ไมตอเนอง) เปลงออกจากแหลงก าเนดแสงชนดใด 1. ของแขงทเปนโลหะรอน 2. แกสรอนชนดตาง ๆ 3. แกสเยนชนดตาง ๆ 4. แสงธรรมชาตทมองเหนได 4. สเปกตรมเสนมด เกดขนเพราะเหตใด เมอแหลงก าเนดใหแสงทมองเหนไดทกความถทใช ปรซมกระจายแสง 1. เพราะใหแสงตกกระทบสารมสกอนแลวจะสะทอนเฉพาะแสงทมสนน 2. เพราะใหแสงผานปรซมแลวจะมการแทรกสอดกนแบบหกลาง 3. เพราะใหแสงผานแกสเยนแลวจะถกดดกลน (absorb) แสงในชวงความถนนไว 4. เพราะใหแสงผานแผนกรองแสงแลวจะถกดดกลนแสงสอนไวหมด
แบบทดสอบกอนเรยน
5 สเปกตรมของอะตอม
5. ค ากลาวตอไปนขอใดไมถกตอง 1. แสงจากธาตหรอแกสทกชนดจะใหเสนสเปกตรมชดเดยวกนหมด 2. แกสเยนจะดดกลนแสงทมความถชดเดยวกบทมนแผออกมาเมอรอน 3. แสงสตาง ๆ มความยาวคลนและความถแสงแตกตางกน 4. แสงทกสมความเรวในตวกลางเดยวกนเทากนหมด 6. ในการศกษาสเปกตรมของไฮโดรเจนและนออนในหลอดบรรจแกสสงทสงเกตเหนเหมอนกน คอ 1. สเปกตรมทเกดมแสงสเดยวกน 2. เปนสเปกตรมแบบตอเนอง 3. เกดสเปกตรมท 4. แสงทกสมความเรวในตวกลางเดยวกนเทากนหมด 7. ชดความถของเสนสเปกตรมของธาตไฮโดรเจน ในชวงทสามารถมองเหนไดทมสมการเขยนไดเปน
22
111
if
Hnn
R
เมอ
1. fn =1, in =2, 3, 4, ... 2. fn =2, in = 3, 4, 5, ...
3. fn =3, in = 4, 5, 6, ... 4. fn =4, in = 5, 6, 7, ...
8. อนกรมเสนสเปกตรมของไฮโดรเจนมสมการ
22
111
if
Hnn
R
ถาอะตอมของไฮโดรเจนเปลยนระดบ
พลงงานจาก ni = 4 มาสระดบ nf = 2 จะใหเสนสเปกตรมมความคลนเทา ใดในหนวยนาโนเมตร ก าหนดคาคงทรดเบอรก = 1.0×107 ตอเมตร 1. 178.5 2. 133 3. 400 4. 533.3 9. อะตอมไฮโดรเจนเปลยนระดบพลงงานจาก n = 2 ไป n = 1 ความยาวคลนของแสงทปลอยออกมาเปนกเทาของในกรณทเปลยนระดบพลงงานจาก n = 4 ถง n = 2
1. 1/4 เทา 2. 1/2 เทา 3. 2 เทา 4. 4 เทา 10. สมมตฐานของพลงคเกยวกบพลงงานทวตถแผออกมาวา
1. มไดเพยงบางคา มลกษณะไมตอเนอง 2. มไดทกคา มลกษณะตอเนอง 3. มไดหลายคา มลกษณะตอเนอง 4. ไดคาเดยว มลกษณะไมตอเนอง
6 สเปกตรมของอะตอม
ชอ.................................................................... ................................................ชน ม 6/.......... เลขท................
ขอ 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
คะแนนทได
กระดำษค ำตอบ แบบทดสอบกอนเรยน
7 สเปกตรมของอะตอม
ใบควำมรท 1
วชำฟสกส 5 ว 33205 ชนมธยมศกษำปท 6 หนวยกำรเรยนรเรอง ฟสกสอะตอม เรอง สเปกตรมของอะตอม เวลำ 2 ชวโมง
3. สเปกตรมของอะตอม (Spectrum experiment) 3.1 สเปกตรมจำกอะตอมของแกส คลนแมเหลกไฟฟาในชวงแสงขาวประกอบดวยแสงทมความยาวคลนหลายคาซงเราสามารถแยกสวนประกอบของคลนตาง ๆ ออกจากกนดวยเครองมอ เชน ปรซม แผนเกรตตง และสเปกโตรสโคป(spectroscope) เมอเราผานแสงสขาวไปยงปรซม แสงจะแยกออกมาเปนแถบสตาง ๆ เรยงกนตามความยาวคลน แถบสทแยกออกมาไดเรยกวา สเปกตรม (spectrum) แบงเปน 2 ประเภท ดงน 1. สเปกตรมแบบตอเนอง (continuous spectrum) จะเปนสเปกตรมทประกอบดวยแสงทมความยาวคลนและความถตอเนองจนเหนเปนแถบ ไดแก สเปกตรมของแสงขำว ซงจะเหนเปนแถบสรงเรยงตอกน โดยแสงสมวงหกเหมากทสด มความยาวคลนสน แตมพลงงานมากทสด ในขณะทแสงสแดงจะหกเหนอยทสด มความยาวคลนยาวทสด และมพลงงานนอยทสด เชน ไสหลอดไฟทงสเตนจะใหสเปกตรมของ อะตอมตอเนองทกชวงความยาวคลน ซงมหลายสหรอหลายความถตอเนองกนไป
รปท 1 สเปกตรมแบบตอเนองเมอแสงขาวผานแผนเกรตตง
(ทมา: http://www.differencebetween.info/difference-between-line-spectrum-and-band-spectrum)
2. สเปกตรมแบบไมตอเนองหรอแบบเสน (Discontinuous spectrum or Line spectrum) อะตอมของธาตหรอแกสเปลงออกมาหรอดดกลนไวเมอมอณหภมสง แถบสทมความถตางๆ ซงอะตอมของธาตหรอแกสเปลงออกมานนเรยกวา สเปกตรมของอะตอม (atomic spectra) เมอ เพมพลงงานใหกบอะตอมของธาตหรอแกสจนถงระดบหนง ท าใหอะตอมมพลงงานอยในสถานะ ถกกระตนแลวแกสจะเปลงแสงออกมาเปนสเปกตรมของอะตอมทมความยาวคลนและความถ แตกตางกนอนเปนสมบดเฉพาะตวของอะตอมธาตแตละธาต แสงเปลงออกจากแกสรอนชนดตางๆ จะใหสเปกตรมเสนสวำง (bright line spectrum) บางสหรอบางความถเปนเสนๆ ไมตอเนองกน ซงแกสแตละชนดใหเสนสเปกตรม ไมเหมอนกน เมอใหแสงในชวงความถตอเนองผานแกสเยน จะท าใหแกสเยนนนดดกลนแสงบางความถไว จงเกดเสนด ามดตรงความถทถกดดกลนนนๆ เรยกวา สเปกตรมเสนมด (dark line spectrum) และเปนความถชดเดยวกบชดทแกสรอนเปลงออกมาขณะอยในสถานะถกกระตน ถาเราใสแกส
ใบควำมรท 1
8 สเปกตรมของอะตอม
รปท 2 สเปกตรมเสนสวางจากแกสรอน และสเปกตรมแถบมดทถกดดกลนโดยแกสเยน (ทมา: http://www.differencebetween.info/difference-between-line-spectrum-and-band-spectrum)
จากการทดลองหลอดบรรจแกส ซงมสนามไฟฟาผานแกสจนแกสเปลงแสงออกมาเรยกวา หลอดปลอยประจของแกส (gas discharge tube) เมอใสสนามไฟฟาเขาไประหวางแผนโลหะคขนาน ของหลอดปลอยประจของแกส อะตอมของแกสไดรบพลงงานจากสนามไฟฟาจะกระโดดจาก สถานะพนขนไปอยในสถานะถกกระตน แลวกระโดดกลบคนสสถานะพนโดยการปลอยโฟตอนในรปของแสงทมความยาวคลนตาง ๆ แสงทเปลงออกมาผานชองสลต (slit) จะแยกแสงออกเปนเสนสเปกตรมอะตอม (atomic emission spectrum) สเปกตรมเสนสวางทเปลงออกจากอะตอมของแกสแตละชนดจะมลกษณะเฉพาะตวของมน โดยอะตอม ของแกสแตละชนดเปลงชดสเปกตรมเสนสวางทแตกตางกนไป ดงรปท 3
รปท 3 สเปกตรมเสนสวางของอะตอมของแกส
เมอน าสเปกตรมเสนสวางของไฮโดรเจนมาวเคราะห พบวา แกสไฮโดรเจนมสเปกตรม ทมความยาวคลนซงจดเรยงกนอยเปนกลมอยางมระบบและเปนระเบยบเรยกวา อนกรม (series) ในป พ.ศ. 2428 บลเมอร (Johann Jacob Balmer) ซงเปนครมธยมโรงเรยนสตรแหงหนงในสวสเซอรแลนดสามารถหาสตรคณตศาสตรทค านวณหาความยาวคลนของสเปกตรมเสนสวางตางๆ ของอะตอมไฮโดรเจนในชวงทตาเปลามองเหนได ซงมทงหมด 4 เสน โดยใชสมการ
22
2
2n
nb ------------------ (1)
9 สเปกตรมของอะตอม
เมอ b เปนคาคงตวทมคาเทากบ 364.56 นาโนเมตร n เปนเลขจ านวนเตมทมคามากกวา 2 คอ n = 3, 4, 5, 6, …. เมอน าคา n = 3, 4, 5 และ 6 ไปแทนในสมการ 19.4 จะไดความยาวคลนของสเปกตรมเสนสวางทตามองเหนไดเปน 656.2, 486.1, 434.0 และ 410.1 นาโนเมตร ตามล าดบ เนองจากบลเมอรเปนบคคลแรกทพบความสมพนธ (19.4) จงเรยกอนกรมความยาวคลนเสนสวางของไฮโดรเจนตามสมการ 19.4 วา อนกรมบลเมอร
รปท 4 สเปกตรมเสนสวางในอนกรมบลเลอรของอะตอมไฮโดรเจน
บลเมอรยงคาดการณตอไปวาเปนไปไดทจะพบอนกรมชดอนอกเมอแทนท 22 ในสมการ 19.4 ดวย 12, 32, 42 การคาดการณนเองทกระตนใหนกวทยาศาสตรหนมาสนใจอะตอมและเปนผลท าใหเกดการคนพบอนกรมของสเปกตรมเสนสวางอนๆ อกตามทบลเมอรเสนอไว ป พ.ศ. 2433 รดเบรก (Rydberg) นกวยาศาสตรชาวสวเดนไดเขยนอนกรมบลเมอรใหมในรปแบบทสะดวกตอการศกษา
คอ
2n
1221
HR1
---------------(2)
เมอ คอ ความยาวคลนของเสนสเปกตรม (m) HR เปนคาคงตวของรดเบรก มคเทากบ 1.09737×107 (เมตร)-1 n = 3, 4, 5 .... (มคามากกวา 2) หลงจากทรดเบรกไดเสนออนกรมของบลเมอรใหม ไดมการพบสเปกตรมชดอนๆ ของไฮโดรเจนอกและความยาวคลนของสเปกตรมทกชดได สามารถหาจากสมการ (2) โดยเปลยน 22 เปนเลขอน จากสมมตฐานของโบร เสนสเปกตรมเกดจากอเลกตรอนเปลยนระดบพลงงานจากสถานะเรมตน (initial state) i ไปยงสถานะสดทาย (final state) f แลวใหโฟตอนออกมาครงละ 1 โฟตอน เสนสเปกตรมอาจ แบงไดเปนกลมหรออนกรม (series) ขนอยกบสถานะสดทาย f ดงตารางท 3.1 ซงเสน สเปกตรมสวนใหญจะมองไมเหน แตจะมเฉพำะบำงเสนในอนกรมบลเมอรทมองเหน ตารางท 3.1 อนกรมของสเปกตรมชดตางๆ ของไฮโดรเจน
ชออนกรม ปทคนพบ ชวงของรงส คาของ nf คาของ ni
ไลแมน (Lyman) 2449-2457 อลตราไวโอเลต ( UV ) 1 2, 3, 4, ..... บลเมอร (Balmer) 2428 UV/Visible 2 3, 4, 5, .....
พาสเชน (Paschen) 2451 อนฟราเรด ( IR ) 3 4, 5, 6, ..... แบรกเกต (Brackett) 2465 อนฟราเรด ( IR ) 4 5, 6, 7, .....
ฟนต (Pfund) 2467 อนฟราเรด ( IR ) 5 6, 7, 8, .....
10 สเปกตรมของอะตอม
รปท 5 แผนภาพระดบพลงงานของอนกรมของสเปกตรมชดตางๆ ของไฮโดรเจน
ตวอยำงท 3.1 เสนสเปกตรมของไฮโดรเจนในชดของบลเมอรจะมเสนสเปกตรมท ตามองเหนกเสน และจะมเสนสเปกตรมในชดอนๆ ทตามองเหนไดหรอไม
วธท า ความยาวคลนของเสนสเปกตรมในชดของบลเมอร หาไดจากสมการ
2
in1
221
HR1
เมอ n = 3
23
1221)710(1.097371
91
41)710(1.09737
365)710(1.09737
36
7105.48685
5.48685
-71036
-710 6.561142 656.1142 nm
ค ำตอบ เมอแทนคา ni = 3, 4, 5, 6, 7, 8, ... ลงในสมการ
2
in1
221
HR1
จะไดความยาวคลนเปน
656, 486, 434, 410, 397, 387,... nm ตามล าดบ เนองจากความยาวคลนของแสงทตามองเหนอยในชวง 400-700 nm ดงนน เราจงมองเหนสเปกตรมของไฮโดรเจนเพยง 4 เสน คอ 656, 486, 434, 410 nm เทานน 3.2 กำรแผรงสของวตถด ำ (Black body radiation) ปรากฏการณการแผรงสของวตถด าเปนปรากฏการณหนงซงไมสามารถใชทฤษฎหรอกฎ ตางๆ ในฟสกสยคเกา (Classical physics) อธบายได วตถด าหมายถงวตถทสามารถแผหรอดดกลนรงสไดทกความถ ไดแก วตถทมอณหภมสงมาก ๆ ดวงอาทตยแผรงสเกอบทกความถ อนโลมวา เปนวตถด าได กฎเกยวกบกำรแผรงส
11 สเปกตรมของอะตอม
พจารณาจากการสมมตวามกลองใบหนงถกท าใหรอน มคลนแมเหลกไฟฟาสะทอนแผออกมา กลองนจะอยในภาวะสมดลทางความรอน เมอคลนแมเหลกไฟฟาทถกแผออกมาและถกดดกลนเขาไปในกลองมคาเทากน อาจเปรยบเทยบไดวาคลนทสะทอนกลบไปกลบมาในกลองเปนคลนนง (Standing wave)
รปท 6 การสะทอนของคลนในกลอง
ในฟสกสยคเกา บอกวาการสนสะเทอนของแตละแบบจะมพลงงานเทากบ kBT เปนกฎการแผรงสของเรยเลและจนส (Rayleigh – Jeans radiation law) สมการนชใหเหนวาทอณหภมคงทคาหนง พลงงำนทไดจำกกำรแผรงสจะมำกหรอนอยขนอยกบควำมถของคลนแมเหลกไฟฟำ ถาคลนมความถสง พลงงานตอหนงหนวยปรมาตรทแผออกมาจะมคามาก ถาวตถด าแผรงสออกมาทกคาความถ พลงงานทงหมดตอหนงหนวยปรมาตรทแผออกมาจะมคามหาศาล จนประมาณมได ดงรปท 7 (กราฟเสนปะ) แตผลจากการทดลองพบวาเสนกราฟของพลงงานตอหนงหนวยปรมาตรททก ๆ ความถทวตถด าแผออกมาตรงบรเวณความถของรงสเหนอมวงจะไมสอดคลองกบกฎของเรเลหและจนสท านายไว ดงรปท 7 (กราฟเสนโคงชวงความยาวคลนต า)
รปท 7 ความไมสอดคลองกนของผลการทดลอง และกฎของเรเลหและจนส ผลการทดลองทขดแยงกบค าท านายนเรยกวา ควำมผดพลำดตรงบรเวณรงสเหนอมวง (Ultraviolet Catastrophe) นนคอ กฎของเรเลหและจนส ใชอธบำยปรำกฏกำรณกำรแผรงสของวตถด ำไดเฉพำะตรงบรเวณทอณหภมต ำและควำมถซงต ำกวำควำมถของรงสอลตรำไวโอเลต นกวทยาศาสตรสมยนนไมสามารถหาค าตอบไดวาความผดพลาดนเกดมาจากขอบกพรองตรงจดใด นอกจากนยงมกฎอน ๆ ทกลาวถงการแผรงสของวตถด า ไดแก กฎของสตฟำน (Stefan’s law) ซงกลาวไววา พลงงานตอหนวยหนวยปรมาตรของทก ๆ ความถทแผออกมาจากวตถด าจะแปรผนตรงกบก าลงสของอณหภม
กราฟทควรจะไดจากกฎของ เรยเลและจนส
กราฟทไดจากการทดลอง
12 สเปกตรมของอะตอม
กฎของวน (Wein’s law) กลาววา วตถทกชนทมอณหภมสงกวำองศำสมบรณจะมกำรแผ คลนแมเหลกไฟฟำออกมำเสมอเมอวตถมอณหภมต ำ รงสสวนใหญทแผออกมามความถอยในยานท ตามนษยมองไมเหน เมอวตถนนมอณหภมสงขนคลนแมเหลกไฟฟาทแผออกมาไดมากทสดจะม ความถสงขนและความถจะสงขนเรอย ๆ ถาเพมอณหภมขนไปอก ให max เปนความยาวคลน แมเหลกไฟฟาทแผออกมาไดมากทสด ณ ทอณหภมหนง ๆ T คออณหภมของวตถเปนองศาสมบรณ กฎของวนเขยนเปนสมการไดดงความสมพนธ 3
max 1089.2 T m.K เสนกราฟแสดงความสมพนธระหวางความยาวคลนแมเหลกไฟฟาทแผออกมาได และ ปรมาณทแผออกมาจะเปนดงรปท 8
รปท 8 เมออณหภมสงขน ความถทวตถด าแผออกมาไดมากทสดจะเลอนไปสคาความยาวคลนนอยลง 3.3 สมมตฐำนของพลงค (Planck’s hypothesis)
ในป ค.ศ. 1901 แมกซ พลงค (Max Planck) ไดศกษาการแผรงสของวตถด าและพยายามหาสาเหตของความผดพลาดทเกดขนในกฎเรเลหและจนส พลงคไดเสนอวา อนภำคทมประจไฟฟำทสนสะเทอนจะสงคลนแมเหลกไฟฟำออกมำมคำเพยงบำงคำเทำนน มลกษณะไมตอเนอง และมคำเปนจ ำนวนเทำของ hf ซงเรยกปรมาณ hf วา ควอนตมของพลงงำน (quantum of energy)
(ทมา: http://www.rmutphysics.com/charud/scibook/wachara/Physics2ForEn_2_47_textbook/C08.PDF)
Max Planck (พ.ศ. 2401 - 2490) นกฟสกสชาวเยอรมนเปนผบกเบกวชาฟสกสแผนใหม โดยการน าแนวความคดเกยวกบควอนตมของพลงงานมาใชอธบายการแผรงสของวตถด า เขาไดรบรางวลโนเบลสาขาฟสกสใน พ.ศ. 2461 จากผลการคนพบควอนตมของพลงงาน ในเวลาตอมาไอนสไตนน าความคดของพลงคไปอธบายปรากฏการณโฟโตอเลกทรก และโบรน าไปใชในการสรางแบบจ าลองอะตอมของไฮโดรเจน
รปท 9 พลงค
13 สเปกตรมของอะตอม
พลงงานของคลนแมเหลกไฟฟาทแผออกมาแตละความถคอ
nhfE เมอ E คอ พลงงาน มหนวยเปน จล (J) n คอ เลขควอนตม
h คอ คาคงทของพลงค (Planck’s constant) มคา 6.63 × 10-34 จล.วนาท f คอ ความถของคลนแมเหลกไฟฟาทแผออกมา มหนวยเปน เฮรตซ (Hz) เมอ ความถ มคามาก ๆ E จะอยชดกนมากจนถอไดวามคาเกอบตอเนองสอดคลองกบทหาไดจากสมมตฐานเดมทพลงงานทแผออกมามคาตอเนอง เมอใหอณหภมคงท หาความถของคลนแมเหลกไฟฟาทแผออกมาไดมากทสด ซงสอดคลองกบกฎของวนทวาผลคณของอณหภมสมบรณกบความยาวคลนทแผออกมาไดมากทสดมคาคงท จะเหนวาสมมตฐานของพลงคทกลาวถงพลงงานในลกษณะทมคาไมตอเนองนสามารถ ใชอธบายปรากฏการณแผรงสไดสอดคลองกบผลการทดลอง และสอดคลองกบกฎตาง ๆ ในฟสกสยค เกา เปนสมมตฐานทเปดศกราชของฟสกสยคใหม และเปนทมาของวชากลศาสตรควอนตม
14 สเปกตรมของอะตอม
ใบงำนท 3.1
วชำฟสกส 5 ว 33205 ชนมธยมศกษำปท 6 หนวยกำรเรยนร เรอง ฟสกสอะตอม เรอง สเปกตรมของอะตอม เวลำ 2 ชวโมง
1. สเปกตรมของแสงขาวทเกดจากวตถรอนเชนดวงอาทตยมลกษณะอยางไร…………………………………………….... …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. สเปกตรมของแกสรอนมลกษณะอยางไร.......................................................................................................... …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. สเปกตรมเสนมดเกดไดอยางไร…………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. สเปกตรมเสนสวางของแกสไฮโดรเจนมกแถบสและมความยาวคลนเทาไร(เรยงจากความยาวคลนนอยไปมาก)............................………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. สามารถหาความยาวคลนของแถมสเปกตรมเสนสวางของแกสไฮโดรเจนไดจากสมการใดบางและตวแปรตางๆ มคาเทาไร…………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. วตถด ามสมบตอยางไร.......................................................................... ............................................................ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7. เรยเลและจนส (Rayleigh & Jeans) ใชฟสกสแบบฉบบ (Classical physics) อธบายการแผรงสของวตถด าไดหรอไมอยางไร…………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8. พลงคตงสมมตฐานเพออธบายการแผรงสของวตถด า กลาวอยางไร …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………9. จากสมมตฐานของพลงคพลงงานสามารถเขยนเปนสมการและตวแปรตาง ๆ คออะไรและมคาเทาไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10. สมมตฐานของพลงคแตกตางจากฟสกสแผนเดม (Classical physics) อยางไร และควรเรยกฟสกสในยคของพลงควาอยางไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………............... …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ใบงำนท 1
15 สเปกตรมของอะตอม
ใบงำนท 3.2
วชำฟสกส 5 ว 33205 ชนมธยมศกษำปท 6 หนวยกำรเรยนร เรอง ฟสกสอะตอม เรอง สเปกตรมของอะตอม เวลำ 2 ชวโมง
1. จงค านวณหาความยาวคลนของสเปกตรมเสนสวางเสนตาง ๆ ของอนกรม บลเมอร โดยใชสตรของ รดเบรก เมอแทนคา n = 3, 4, 5 และ 6 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ใบงำนท 2
16 สเปกตรมของอะตอม
แบบทดสอบกอนเรยน วชาฟสกส 5 ชนมธยมศกษาปท 6 เรอง สเปกตรมของอะตอม ใชเวลา 15 นาท
ค ำชแจง ใหนกเรยนเขยนเครองหมายกากบาท () บนตวเลอกในกระดาษค าตอบ ทถกตองทสด 1. สเปกตรมทไดจากอะตอมของธาตชนดหนงประกอบดวยชดของแสงทมความยาวคลนตาง ๆ และ 1. เปนคณสมบตเฉพาะของธาตชนดนน
2. เปนคณสมบตเหมอนกนกบธาตชนดอน 3. จะไดเปนแถบสวางเสมอ 4. ไดเปนเสนมดเสมอ 2. ค ากลาวตอไปน 1) แกสรอนผลตสเปกตรมเสนสวางมความถตาง ๆ กนตามชนดของแกสนน ๆ 2) เมออะตอมเปลยนพลงงานจากระดบสงๆ ลงมาทระดบเดยวกนจะปลดปลอยพลงงานโฟตอนออกมาไมเทากน ขอใดถกตอง 1. ขอ 1 ถก ขอ 2 ผด 2. ขอ 1 ผด ขอ 2 ถก 3. ขอ 1 ถก ขอ 2 ถกแตขอ 2 ไมเปนเหตผลของขอ 1
4. ขอ 1 ถก ขอ 2 ถกและขอ 2 เปนเหตผลของขอ 1 3. สเปกตรมเสนสวาง(ไมตอเนอง) เปลงออกจากแหลงก าเนดแสงชนดใด 1. ของแขงทเปนโลหะรอน 2. แกสเยนชนดตาง ๆ 3. แกสรอนชนดตาง ๆ 4. แสงธรรมชาตทมองเหนได 4. สเปกตรมเสนมด เกดขนเพราะเหตใด เมอแหลงก าเนดใหแสงทมองเหนไดทกความถทใช ปรซมกระจายแสง 1. เพราะใหแสงตกกระทบสารมสกอนแลวจะสะทอนเฉพาะแสงทมสนน 2. เพราะใหแสงผานแกสเยนแลวจะถกดดกลน (absorb) แสงในชวงความถนนไว
3. เพราะใหแสงผานปรซมแลวจะมการแทรกสอดกนแบบหกลาง 4. เพราะใหแสงผานแผนกรองแสงแลวจะถกดดกลนแสงสอนไวหมด
แบบทดสอบหลงเรยน
17 สเปกตรมของอะตอม
5. ค ากลาวตอไปนขอใดไมถกตอง 1. แกสเยนจะดดกลนแสงทมความถชดเดยวกบทมนแผออกมาเมอรอน
2. แสงจากธาตหรอแกสทกชนดจะใหเสนสเปกตรมชดเดยวกนหมด 3. แสงสตาง ๆ มความยาวคลนและความถแสงแตกตางกน
4. แสงทกสมความเรวในตวกลางเดยวกนเทากนหมด 6. การตรวจสอบสเปกตรมของแสงท าใหทราบอะไรบาง 1. ชนดของธาตหรอแกสทเปนตนก าเนดแสงของสเปกตรมชดนน 2. สามารถหาความยาวคลนของเสนสเปกตรมแตละเสนได 3. ธาตหรอแกสหนงๆ จะใหสเปกตรมเสนสวางมสตาง ๆ เฉพาะตว 4. ถกทกขอ 7. ชดความถของเสนสเปกตรมของธาตไฮโดรเจน ในชวงทสามารถมองเหนไดทมสมการเขยนไดเปน
22
111
if
Hnn
R
เมอ
1. fn =1, in =2, 3, 4, ... 2. fn =2, in = 3, 4, 5, ...
3. fn =3, in = 4, 5, 6, ... 4. fn =4, in = 5, 6, 7, ...
8. อนกรมเสนสเปกตรมของไฮโดรเจนมสมการ
22
111
if
Hnn
R
ถาอะตอมของไฮโดรเจนเปลยนระดบ
พลงงานจาก ni = 4 มาสระดบ nf = 2 จะใหเสนสเปกตรมมความคลนเทา ใดในหนวยนาโนเมตร ก าหนดคาคงทรดเบอรก = 1.0×107 ตอเมตร 1. 533.3 2. 400 3. 133 4. 178.5 9. อะตอมไฮโดรเจนเปลยนระดบพลงงานจาก n = 2 ไป n = 1 ความยาวคลนของแสงทปลอยออกมาเปนกเทาของในกรณทเปลยนระดบพลงงานจาก n = 4 ถง n = 2
1. 2 เทา 2. 4 เทา 3. 1/4 เทา 4. 1/2 เทา 10. สมมตฐานของพลงคเกยวกบพลงงานทวตถแผออกมาวา
1. มไดทกคา มลกษณะตอเนอง 2. มไดหลายคา มลกษณะตอเนอง 3. ไดคาเดยว มลกษณะไมตอเนอง 4. มไดเพยงบางคา มลกษณะไมตอเนอง
18 สเปกตรมของอะตอม
ชอ.................................................................... ................................................ชน ม 6/.......... เลขท................
ขอ 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
คะแนนทได
กระดำษค ำตอบ แบบทดสอบหลงรยน
19 สเปกตรมของอะตอม
กองกญจน ภทรากาญจน. (2555). ฟสกส ม.ปลำย :ไฟฟำ แมเหลก ฟสกสอะตอม ฟสกสนวเคลยร. พมพ
ครงท 1. กรงเทพฯ: จฬาลงกรณมหาวทยาลย. ชวง ทมทตชงค และคณะ. (2551). Hi-ED’s Physics ฟสกส ม.6 เลม 1 . กรงเทพฯ :
เทพพทกษการพมพ. นรนดร สวรตน. (2552). คมอสำระพนฐำนและเพมเตมกลมสำระกำรเรยนรวทยำศำสตร ฟสกส ม.6 เลม
1. กรงเทพฯ : พ.ศ.พฒนา. มานส มงคลสข. (2554). 1001 TESTS IN PHYSICS 2. กรงเทพฯ : ส านกพมพแมค. สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย. (2556). หนงสอเรยนรำยวชำเพมเตม ฟสกส เลม 4
ชนมธยมศกษำปท 4-6 กลมสำระกำรเรยนรวทยำศำสตร. พมพครงท 4. กรงเทพฯ : โรงพมพครสภาลาดพราว.
สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย. (2555). คมอครรำยวชำเพมเตม ฟสกส เลม 4 ชนมธยมศกษำปท 4-6 กลมสำระกำรเรยนรวทยำศำสตร. พมพครงท 1. กรงเทพฯ : โรงพมพครสภาลาดพราว.
บรรณานกรม
20 สเปกตรมของอะตอม
ภาคผนวก
21 สเปกตรมของอะตอม
ขอ กอนเรยน หลงเรยน 1 2 1 2 3 4 3 2 3 4 3 2 5 1 2 6 4 4 7 2 2 8 4 1 9 1 3 10 1 4
เฉลยแบบทดสอบ
22 สเปกตรมของอะตอม
แนวค ำตอบใบงำนท 3.1
วชำฟสกส 5 ว 33205 ชนมธยมศกษำปท 6 หนวยกำรเรยนร เรอง ฟสกสอะตอม เรอง สเปกตรมของอะตอม เวลำ 2 ชวโมง
ชอ.................................................................... ................................................ชน ม 6/.......... เลขท................
1. สเปกตรมของแสงขาวทเกดจากวตถรอนเชนดวงอาทตยมลกษณะอยางไร…………………………………………….... …………สเปกตรมแบบตอเนอง (continuous spectrum) ……………………………………………………………………… 2. สเปกตรมของแกสรอนมลกษณะอยางไร.................สเปกตรมแบบไมตอเนองหรอแบบเสน (Discontinuous spectrum or Line spectrum) .............................. 3. สเปกตรมเสนมดเกดไดอยางไร………เมอใหแสงในชวงความถตอเนองผานแกสเยน จะท าใหแกสเยนนนดดกลนแสงบางความถไว จงเกดเสนด ามดตรงความถทถกดดกลนนนๆ………………………………… 4. สเปกตรมเสนสวางของแกสไฮโดรเจนมกแถบสและมความยาวคลนเทาไร(เรยงจากความยาวคลนนอยไปมาก).............4 แถบส มความยาวคลน 410.1, 434.0, 486.1 และ 656.2 นาโนเมตร ……………………………… 5. สามารถหาความยาวคลนของแถบสเปกตรมเสนสวางของแกสไฮโดรเจนไดจากสมการใดบางและตวแปร
ตางๆ มคาเทาไร……………
2n
1221
HR1
เมอ คอ ความยาวคลนของเสนสเปกตรม (m) HR เปน
คาคงตวของรดเบรก มคาเทากบ 1.09737×107 (เมตร)-1 และ n = 3, 4, 5 .. (มคามากกวา 2)……………………
6. วตถด ามสมบตอยางไร...............วตถทแผรงสไดดและดดกลนรงสทตกกระทบไดอยางสมบรณ………………… 7. เรยลและจนส (Rayleigh & Jeans) ใชฟสกสแบบฉบบ (Classical physics) อธบายการแผรงสของวตถด าไดหรอไมอยางไร………ใชอธบายปรากฏการณการแผรงสของวตถด าไดเฉพาะตรงบรเวณทอณหภมต าและความถซงต ากวาความถของรงสอลตราไวโอเลตไดเทานน……………………………………… 8. พลงคตงสมมตฐานเพออธบายการแผรงสของวตถด า กลาวอยางไร…………พลงงานทสงออกมาจะมคาเพยงบางคาเทานน มลกษณะไมตอเนอง และมคาเปนจ านวนเทาของ hf …………………… 9. จากสมมตฐานของพลงคพลงงานสามารถเขยนเปนสมการและตวแปรตางๆ คออะไรและมคาเทาไร ………… nhfE เมอ E คอ พลงงาน มหนวยเปน จล (J), n คอ เลขควอนตม, h คอ คาคงทของพลงค มคา 6.63 × 10-34 จล.วนาท, f คอ ความถของคลนแมเหลกไฟฟาทแผออกมา มหนวยเปน เฮรตซ (Hz) ………………………… 10. สมมตฐานของพลงคแตกตางจากฟสกสแผนเดม (Classical physics) อยางไร และควรเรยกฟสกสในยคของพลงควาอยางไร ……………สมมตฐานของพลงคทกลาวถงพลงงานทวตถแผออกมามคาไมตอเนอง สามารถอธบายการแผรงสของวตถด าไดทกความถ ซงฟสกสยคเกา กลาววาพลงงานทวตถแผออกมามคาตอเนอง(ซงไมสามาอธบายผลการทดลองของเรยลและจนส) เรยกฟสกสในยคของพลงควาฟสกสยคใหม (Moden physics) ………………………
แนวค ำตอบใบงำนท 1
23 สเปกตรมของอะตอม
เฉลยใบงำนท 3.2
วชำฟสกส 5 ว 33205 ชนมธยมศกษำปท 6 หนวยกำรเรยนร เรอง ฟสกสอะตอม เรอง สเปกตรมของอะตอม เวลำ 2 ชวโมง
ชอ.................................................................... ................................................ชน ม 6/.......... เลขท................
1. จงค านวณหาความยาวคลนของสเปกตรมเสนสวางเสนตาง ๆ ของอนกรม บลเมอร โดยใชสตรของ รดเบรก เมอแทนคา n = 3, 4, 5 และ 6
…จากสตร…
2n
1221
HR1
………………………………………………………………………………………………………
…………เมอ n = 3 และ จะได
23
1221
HR1
94
111 7101.097
36
51 7101.097
5
367
101.097
1
= 6.562×10-7m = 656.2 nm …………………………………………………………
…………เมอ n = 4 และ จะได
24
1221
HR1
164
111 7101.097
64
121 7101.097
12
647
101.097
1
= 4.861 ×10-7m = 486.1 nm …………………………………………………………
เฉลยใบงำนท 2
24 สเปกตรมของอะตอม
…………เมอ n = 5 และ จะได
25
1221
HR1
254
111 7101.097
100
211 7101.097
21
1007
101.097
1
= 4.340×10-7m = 434.0 nm …………………………………………………………
…………เมอ n = 6 และ จะได
26
1221
HR1
364
111 7101.097
144
1401 7101.097
140
1447
101.097
1
= 4.101×10-7m = 410.1 nm …………………………………………………………
Recommended