สาระฟิสิกส์ม. 6 ห้องเรียน ปกติ...

สาระฟสกสม.6 หองเรยน ปกต หนาท 1

Produced by teacher Pongstorn Paladej Download This document at PhysicsKKW.webs.com

ทฤษฎอะตอมของดอลตน กลาววา สารทกชนดประกอบดวยอะตอมซงเปนสงทแบงแยกไมได และธาตแตละชนดประกอบดวยอะตอมทมสมบตเหมอนกนทงน าหนก และขนาด อะตอมของธาตตางชนดกนจะมน าหนกตางกน และอะตอมของธาตชนดหนงไมสามารถเปลยนไปเปนอะตอมชนดอนได แตอาจรวมกบอะตอมของธาตอนในสดสวนทคงตว ท าใหเกดสารประกอบอะตอมทยงคงลกษณะเฉพาะของมนขณะเกดปฏกรยาเคม

เซอร วลเลยม ครกส (Sir William Crookes) ไดทดลองสบอากาศออกจากหลอดแกว แลวตอเขากบแหลงก าเนดไฟฟาทมความตางศกยสง พบวาการเรองแสงสเขยวจะเกดขนตรงขามกบขวแคโทดซงเปนขวลบ แสดงวาการเรองแสงเกดจากรงสทออกมาจากขวแคโทด จงเรยกวา รงสแคโทด (cathode ray)

ในเวลาตอมา ไดมการศกษาธรรมชาตของรงสแคโทด โดยใชแผนโลหะบางๆ กนรงสแคโทด ท าใหเกดเงาของแผนโลหะปรากฏบนแผนผนงหลอด และเมอรงสแคโทดผานสนามแมเหลกและสนามไฟฟาพบวา รงสนมการเปลยนแปลงในบรเวณทมสนามทงสอง การคนพบอเลกตรอนโดยการทดลองของทอมสน เจ เจ ทอมสน (Sir Joseph John Thomson) ทดลองใชหลอดสญญากาศ ตาม

แผนภาพ ดงรป โดยม C เปนขวแคโทด A เปนขวแอโนด P และ Q เปนแผนโลหะขนาน

เมอตอขวแคโทดและขวแอโนดกบแหลงก าเนดไฟฟาทมความตางศกยสง รงสจะออกจากขวแคโทด C ไปยงขวแอโนด A

สวนทผานชองเลกๆของทรงกระบอก A และ D เปนล าอนภาคตรงไปกระทบสารเรองแสงซงฉาบไวทปลายอกขางหนงของหลอด ท าใหเกดจดสวางเลกๆ S และเมอตอแผนโลหะ P และ Q กบขวแบตเตอร พบวา จดสวาง S พบวา จดสวาง S จะเลอนไปจากต าแหนงเดม

ขอสงเกตทไดจากการทดลอง ทอมสนสรปไดวา รงสแคโทดเปนอนภาคทมประจไฟฟาลบ จงเรยกอนภาคดงกลาววา อนภาครงสแคโทด (cathode ray particle)

เมออนภาครงสแคโทดเคลอนทเขาไปบรเวณระหวางแผนโลหะ P และ Q ขณะทมแตสนามแมเหลก สนามแมเหลกจะสงแรงกระท าตออนภาค ท าใหเคลอนทเบนเปนสวนโคงของวงกลม แตเมออนภาครงสแคโทดผานพนบรเวณทมสนามแมเหลก อนภาคจะเคลอนทในแนวเสนตรงพงไปกระทบฉากเรองแสง

ใหอนภาครงสแคโทดมมวล m ประจไฟฟา q และเคลอนทในแนวเสนตรง ดวยอตราเรว v ในบรเวณทมสนามแมเหลก B

แนวการเคลอนทของอนภาคจะถกเบยงเบนเปนสวนโคงของวงกลมรศม R โดยแรงเนองจากสนามแมเหลก FB เปนแรงสศนยกลาง FC

FB = FC

qvB = R

mv2

m

q =

BR

v

B และ R เปนปรมาณทวดได สวน v นนทอมสนไดท าการทดลองวดโดยปรบขนาดและทศทางของสนามไฟฟาและสนามแมเหลกใหขนาดพอเหมาะ จนกระทงล าอนภาครงสแคโทดไมเบนจากแนวเดม นนคอ แรงเนองจากสนามทงสองทกระท าตออนภาครงสแคโทดมขนาดเทากน และแรงทงสองมทศทางตรงขามกน

FE = FB

qE = qvB

v = B

E โดย E,B เปนปรมาณทวดได จงค านวณคา v ได แลวแทนในสมการ

Q

P S

C D A

+

-

_

q

m

v

BF

B

Q

P

_ EF

v

BF

_

+

E

ใบท 1



m

q =

BR

v

ได m

q =

RB

E

2

ทอมสนท าการทดลองวด m

q ซ าโดยเปลยนชนดโลหะ พบวา m

q ทไดประมาณเทากน คอ 1.76 1011

C/kg

จงสรปวารงสแคโทด คอ อนภาคทมมวลเปนอนภาคชนดเดยวกน ตอมาเรยกวา อเลกตรอน จงถอวาทอมสนเปนผคนพบอเลกตรอน และทอมสนสรปวา อะตอมสามารถแบงยอยลงไดอก และอเลกตรอนคอองคประกอบหนงของอะตอม แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 1. ในการทดลองวดอตราสวนประจตอมวล (q/m) ของอนภาครงสแคโทด โดยวธของทอมสน พบวา เมอใชสนามแมเหลกซงม

ความเขม B รงสแคโทดจะเบยงเบนไปเปนทางโคงซงมรศม R ตอมาเมอใสสนามไฟฟาเขาไป โดยท าใหเกดความตางศกย V

ระหวางแผนโลหะ 2 แผน ซงวางหางกนเปนระยะ d รงสแคโทดจะเดนทางเปนเสนตรง โดยไมเกดการเบยงเบน อตราสวนของประจตอมวลของอนภาครงสแคโทดจะมคาเปนเทาไร ก.

ข.

ค.

ง.

2. ในการทดลองหลอดรงสแคโทด หากสนามแมเหลก B มคาเปน 0.25 × 10-3

เทสลา ท าใหรศมเบนลงดงรป โดยมรศมความโคงเปน R ถาผานกระแสไฟฟาเพอท าใหเกดความตางศกยไฟฟาระหวางแผนโลหะ 45 โวลต ท าใหรงสแคโทดพงเปนเสนตรงไมเบยงเบน จงหาวาคา R จะเปนคาเทาไร ก าหนดใหระยะหางระหวางแผนโลหะเปน 1 ซ.ม. และคา

มคาเทากบ 1.76 ×10

11 คลอมบ/กโลกรม

ก. 0.04 เมตร ข. 0.08 เมตร ค. 0.1 เมตร ง. 0.4 เมตร

3. ในการวดความเรวของอนภาครงสแคโทด จากการทดลองของทอมสนเพอหาอตราสวน q/m นนพบวาถาใชสนามแมเหลกซงมความเขม 3 × 10

-3 เทสลา และสนามไฟฟาในทศตงฉากกบสนามแมเหลกซงเกดจากการตอแผนโลหะขนานกนสองแผนซงม

ระยะหางกน 1 เซนตเมตร เขากบความตางศกยไฟฟา 600 โวลต แลวอนภาครงสแคโทดสามารถเคลอนทไดในแนวเสนตรงความเรวของอนภาคดงกลาวจะมคาเทาไร (m/s)

ก. 0.5 × 10-7

ข. 0.5 × 10-5

ค. 2 × 105

ง. 2 × 107

4. อนภาคทมประจไฟฟาหลายอนภาควงผานบรเวณทมสนามไฟฟาตงฉากกบสนามแมเหลก โดยทศทวงตงฉากกบสนามทงสอง อนภาคทวงไปโดยไมเบนออกจากแนวเดม จะมปรมาณใดทเทากน

ก. ประจ ข. ความเรว ค. มวล

ง. อตราสวนประจตอมวล

× × × × × × ×

× × × × × × ×

+ +

- -

R

B



การทดลองของมลลแกนเพอหาประจไฟฟาของอเลกตรอน

สวนประกอบส าคญคอแผนโลหะ A และ B ทขนานกน และอยหางกนเปนระยะ d แผน A

ถกเจาะเปนรเลกๆ เหนอแผน A มกระบอกฉดน ามนทปากกระบอกเปนรเลกมาก เมอฉดละอองน ามนขนาดเลกเขาไปในระหวางแผนโลหะขนาน แลวฉายรงสเอกซ จะท าใหอากาศแตกตว มประจไฟฟาไปเกาะบนหยดน ามน จากนนปรบคาความตางศกยไฟฟา หยดน ามนทมประจไฟฟาจะเคลอนทขนลงดวยอตราเรวตาง ๆ ในสนามไฟฟา แตเมอตอขวไฟฟาบวกกบแผนโลหะ A และขวไฟฟาลบกบแผนโลหะ B จะพบวา หยดน ามนบางหยดจะเคลอนทชาลง บางหยดจะเคลอนทเรวขน

เมอเราปรบระดบไฟฟาไดอยางพอเหมาะ จะมหยดน ามนบางหยดลอยนงอยกบท หรอเคลอนทดวยความเรวคงท ถาไมค านงถงแรง

ลอยตว เมอ หยดน ามนมวล m มประจไฟฟา q E คอขนาดความเขมสนามไฟฟา และ E =

ไดวา qE = mg

หรอ q =

จากการทดลองกบหยดน ามนหลายชนด q วดไดเปนจ านวนเทาของ 1.602 10 – 19 คลอมบ แสดงวาคานเปนคาประจทเปน

หนวยเลกทสด หยดน ามนแตละหยดมประจบวกหรอลบ เนองจากการมอเลกตรอนเกนหรอพรองเปนจ านวนเตม เชน 1หรอ 2 หรอ 3 หรอ …

นนคอประจไฟฟาของอเลกตรอนหนงตว คอ 1.602 10 –19

คลอมบ (แทนดวย e)

จาก

= 1.76 10

11 คลอมบตอกโลกรม จงได m = 9.1 10

–31 kg

สรป หยดน ามนทมอเลกตรอน n ตว จะมประจ q = ne เมอท าใหหยดน ามนมวล m ลอยนงในสนามไฟฟา

จะได e =

เมอ v คอ ความตางศกย d คอระยะระหวางแผนคขนาน

แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 5. ในการทดลองหยดน ามนของมลลแกน พบวา ถาตองการใหหยดน ามน.ซงมมวล m และมอเลกตรอนเกาะอย n ตว ลอยนง

ระหวางแผนโลหะ 2 แผน ซงหางกนเปนระยะทาง d และมความตางศกยเปน V ประจของอเลกตรอนทค านวณไดจากการทดลองน จะมคาเปนเทาไร

ก.

ข.

ค.

ง .

6. ในการทดลองเรองหยดน ามนของมลลแกน ถาใชความตางศกย 100 โวลต หยดน ามนมมวล 8 10 – 16

กโลกรม ระยะระหวางแผนขวโลหะเทากบ 0.8 เซนตเมตร ท าใหหยดน ามนหยดนง หยดน ามนไดรบอเลตรอนกตว ก. 1

ข. 2

ค. 4

ง. 8

7. ในการทดลองเรองหยดน ามนของมลแกน ถาหยดน ามนมมวล 6.4 10 – 15

กโลกรม และไดรบอเลกตรอนเพม 5 ตว เคลอนทขนดวยความเรง 5 เมตร/วนาท2

ถาระยะระหวางแผนโลหะเทากบ 1 เซนตเมตร ความตางศกยระหวางแผนโลหะทงสองมคากโวลต ก าหนดใหประจไฟฟาของอเลกตรอนเทากบ 1.6 10

– 19 คลอมบ

ก. 1000

ข. 1100

ค. 1200

ง. 1300

+

-

+

B

A กลอง

d

ทฉดน ามนใหเปนฝอย

แสง V

V mg

FE = qE

-

ใบท 2



แบบจ าลองอะตอมของทอมสน ทอมสนเสนอความคดวา อะตอมมรปทรงกลม และประกอบดวยเนออะตอมทเปนประจบวกและมอเลกตรอนเปนประจลบอย

กระจดกระจายอยางสม าเสมอ โดยประจไฟฟาลบและประจไฟฟาบวกมปรมาณเทากน อะตอมจงอยในสภาพเปนกลางทางไฟฟาและมความเสถยรมาก การทดลองของรทเทอรฟอรด

รทเทอรฟอรดทดลองยงอนภาคแอลฟาซงมประจบวก ผานแผนทองค าเปลวและแผนโลหะอนๆ ทบางมากๆ แลวสงเกตการเบยงเบนของอนภาคแอลฟา พบวา อนภาคแอลฟาสวนใหญวงผานแผนทองค าไปตรงๆ แตมบางสวนเบยงเบนเปนมมโต รทเทอรฟอรดไดเสนอความคดวา ถาโครงสรางอะตอมเปนไปตามแบบจ าลองของทอมสน อนภาคทมประจบวกเมอเคลอนทผานอะตอมตามแบบจ าลองอะตอมของทอมสนจะถกแรงผลก

จากประจไฟฟาบวกและแรงดดจากประจไฟฟาลบของอเลกตรอนทกระจายอยทวกระท า ดงนนแรงลพธทอะตอมกระท าตออนภาคแอลฟาจะนอยมาก ท าใหแนวการเคลอนทของอนภาคแอลฟาไมเบยงเบนมาก

รทเทอรฟอรดจงไดเสนอแบบจ าลองอะตอมใหมวา อะตอมประกอบดวยประจไฟฟาบวกรวมกนทศนยกลาง ซงเรยกรวมกนวานวเคลยส และเปนทรวมของมวลเกอบทงหมดของอะตอม และมอเลกตรอนซงมมวลนอยมากเคลอนทอยรอบนอก ขนาดของอะตอมจงขนกบบรเวณท อเลกตรอนอย ซงนบวาใหญกวานวเคลยสมาก แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 8. การทรทเทอรฟอรดท าการทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยง

แผนทองค าบาง แลวพบวาโครงสรางของอะตอมไมเปนไปตามแบบของทอมสน เนองจากรทเทอรฟอรดพบวา ก. อนภาคแอลฟาเกอบทงหมดเบนไปจากแนวเดมเปน

มมใดๆ และบางทมการสะทอนกลบ

ข. อนภาคแอลฟาเบนไปจากแนวเดมทกทศทางเทาๆ กน

ค. อนภาคแอลฟาทงหมดวงทะลผานแผนทองไปในแนวเกอบเปนเสนตรง

ง. อนภาคแอลฟาบางสวนเบนไปจากแนวเดมเปนมมใดๆ ทงทสวนใหญผานไปในแนวตรง

9. ในการยงอนภาคแอลฟาผานแผนทองค าบางๆ ของรทเทอรฟอรด ขอใดทแสดงวา นวเคลยสของอะตอมมขนาดเลก และมประจบวกทงหมดรวมตวกนอย ก. อนภาคแอลฟาสวนใหญผานไปตรงๆ

ข. อนภาคแอลฟาบางตวเบนไปถง 90o หรอมากกวา

ค. จ านวนอนภาคแอลฟาทเบนเปนมมโตมไมนอย ง. จ านวนอนภาคทยอนกลบมมาก

10. เมออนภาคแอลฟาวงตรงเขาสนวเคลยส อนภาคแอลฟานนจะหยดกตอเมออนภาคนน

ก. มพลงงานรวมเปนศนย ข. กระทบผวนวเคลยส

ค. กระทบกบอเลกตรอนในชนใดชนหนง ง. มพลงงานศกยเทากบพลงงานจลนเดม

11. รงสแอลฟาเคลอนทเฉยดนวเคลยสของทองค า พลงงานจลนของรงสแอลฟา ณ ต าแหนงทเขาใกลนวเคลยสของทองค ามากทสด มคา ก. ศนย ข. มากทสด

ค. เทาเดม ง. นอยทสด

12. อนภาคแอลฟา มวล 6.4 10 – 27

kg มประจ +2e เรมตนมความเรว 2107 m/s วงตรงเขาหานวเคลยสของทองค า ซงม

ประจ +79e อนภาคนจะเขาใกลนวเคลยสของทองค าไดมากทสดเทาไร(หนวย เมตร) ก. 22.6 10

– 15

ข. 24.7 10 – 15

ค. 26.5 10 – 15

ง. 28.4 10 – 15

แนวทางทอนภาคแอลฟาเคลอนทเขาไปในอะตอม



การทดลองดานสเปคตรม ถาใชเกรตตงสองดแกสรอนในหลอดบรรจแกสในหลอดบรรจแกสชนดตางๆ จะเหนวา สเปกตรมเสนสวาง (line

spectrum) ของแกสรอนมลกษณะเปนเสนๆแยกจากกนไมไดเรยงกนอยางตอเนอง สเปกตรมเสนสวางของแกสแตละชนดแตกตางกน ซงเปนสมบตเฉพาะตวของธาตแตละชนด

วเคราะหสเปกตรมของไฮโดรเจน จะเหนเสนสวางทมความยาวคลนเรยงกลมกนอยางมระเบยบ เรยกวา อนกรม (series)

บลเมอร (Johann Jacob Balmer) พบวาสตรทค านวณความยาวคลนของสเปกตรมเสนสวางตางๆของอะตอมไฮโดรเจนในชวงท

ตาเปลามองเหนได ทงหมด 4 เสน คอ =

โดยท b เปนคาคงตวมคาเทากบ 364.56 นาโนเมตร n เปนเลขจ านวนเตมทมคามากกวา 2 หรอ n = 3, 4, 5, 6 เมอแทนคา n ทง 4 คา ไดความยาวคลนของสเปกตรมเสนสวางทตามองเหนได คอ 656.2,

486.1, 434.0, 410.1 นาโนเมตร ตามล าดบ

รดเบรก ไดเขยนอนกรมบาลเมอรใหมในรปทสะดวกตอการศกษา คอ

โดย RH เปนคาคงตวของ รดเบรก มคาเทากบ 1.09737 10

7 (เมตร) – 1 และ n =3, 4, 5,… ตอมา ไดมการคนพบสเปกตรมชดอนๆของไฮโดรเจน เมอ

เปลยน 22 เปน 12 , 32

, 42 , 5

2 สรปดงน

อนกรมไลมาน

เมอ n = 2, 3, … ชวงรงสอลตราไวโอเลต

อนกรมบลเมอร

เมอ n = 3, 4, 5, …ชวงรงสแสงทตามองเหน

อนกรมพาสเชน

เมอ n = 4, 5, 6, … ชวงรงสอนฟราเรด

อนกรมแบรกเกต

เมอ n = 5, 6, 7, … ชวงรงสอนฟาเรด

อนกรมฟนด


การแผรงสของวตถด า วตถด า (black body) เปนวตถทแผรงสไดดและดดกลนรงสตกกระทบไดอยางสมบรณ

สมมตฐานของพลงค (Plank’s hypothesis) มใจความวาพลงงานทวตถด ารบเขาไปหรอปลอยออกมามคาไดเฉพาะบางคาเทานน และคานจะเปนจ านวนเทาของ hf ซงรยก hf วา ควอนตมของพลงงาน (quantum of energy) โดย h เปนคาคงตว เรยก คาคงตวของพลงค (Plank’s constant)มคาเทากบ 6.63 10

– 34 จลตอวนาท และ f เปนความถของคลนแมเหลกไฟฟาม

หนวยเปนเฮรตซ ไดวา พลงงาน( E) = hf

ดงนน ตามความคดของพลงค วตถด าจะรบหรอปลอยกอนพลงงานไดเปนบางคา เชน hf, 2hf, 3hf, …หรอ nhf เมอ n

เปนจ านวนเตมบวก หรอ E = nhf

ไอนสไตน เรยกควอนตมของพลงงาน วา โฟตอน

แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 13. นยนตามนษยสามารถรบคลนแมเหลกไฟฟาพลงงาน 10

– 18 จล ได ถาคลนแมเหลกไฟฟานมความยาวคลน 6 10 – 7 เมตร โฟ

ตอนทนยนตารบไดมกตว ก. 1

ข. 2

ค. 3

ง. 4

14. แสงเลเซอรก าลง 0.6 มลลวตต ใหแสงสแดงทมความยาวคลน 630 นาโนเมตร จงค านวณหาจ านวนโฟตอนตอวนาททถกปลอยออกมา ก. 2 10

11

ข. 2 1013

ค. 2 1015

ง. 1 1016

ใบท 3



ทฤษฎอะตอมของโบร โบร ไดเสนอแบบจ าลองอะตอมของไฮโดรเจน พรอมสมมตฐานใหม 2 ขอ คอ

1. อเลกตรอนเคลอนทเปนวงกลมรอบนวเคลยสและในวงโคจรดงกลาวอเลกตรอนไมปลดปลอยพลงงานในรปคลนแมเหลกไฟฟาออกมา และในวงโคจรนอเลกตรอนจะมโมเมนตมเชงมมคงตว นนคอ

mvnrn = nħ =

เมอ vn, ,rn คอ อตราเรวและ

รศมวงโคจรท n ตามล าดบ, n เปนจ านวนเตมบวก ซงเรยกวา เลขควอนตม (quantum number) ของวงโคจร

2. อเลตรอนจะรบหรอปลอยพลงงานในรปคลนแมเหลกไฟฟาทกครงทมการเปลยนแปลงวงโคจร E =

เมอ

เปนพลงงานของอเลกตรอนในวงจรกอนการเปลยนแปลง และ

เปนพลงงานของอเลกตรอนในวงโคจรหลงการเปลยนแปลง

h f =

=|E|

ความเรวของอเลกตรอนในอะตอมไฮโดรเจน FE = FC

ke2 =mv

2r

ke2 =(mvr)v

ke2 = nħvn

vn =

=

=

รศมวงโคจรของอเลกตรอน

อเลกตรอนมวล m โคจรรอบนวเคลยสเปนวงกลมรศม rn ดวยอตราเรวเชงเสน vn โดยแรงสศนยกลาง FC และมแรงระหวางประจของนวเคลยส (q1) กบประจของอเลกตรอน (q2) ไดวา

FC =

= FE =

ดงนน

=

เมอคณทงสองขางของสมการดวย mrn3 ได

(mvnrn)2 = mke

2rn

ได (nħ)2 = mke2rn เนองจาก mvnrn =nħ

นนคอ rn =

แทนคาคงตวตางๆ ได

rn =5.3 10 – 11

n2

เรยกคา 5.310 – 11 วารศมของโบร (Bohr radius)แทน

ดวย ao ซงเปนรศมวงโคจรทนอยทสด

แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 15. จากโครงสรางของอะตอมไฮโดรเจนตามทฤษฎของโบร อเลกตรอนทอยในวงโคจรท 3 จะมรศมของวงโคจรเปนกเทาของ

อเลกตรอนทอยในวงโคจรท 2

ก.

ข.

ค.

ง.

16. อเลกตรอนทสถานะกระตนท 3 จะมความเรวเปนกเทาของอเลกตรอนทสถานะพนฐาน

ก.

ข.

ค. 3

ง. 4



พลงงานของอะตอม (พลงงานของอเลกตรอน) โบรถอวานวเคลยสไมเคลอนท ดงนนพลงงานรวมของอะตอมคอพลงงานรวมของอเลกตรอนในวงโคจรรอบนวเคลยส นนคอ

พลงงานของอะตอม = พลงงานรวมของอเลกตรอน = พลงงานศกยไฟฟา + พลงงานจลนของอเลกตรอน

พลงงานศกยไฟฟาของอเลกตรอนในสนามไฟฟาของ

นวเคลยส ในวงโคจรท n เทากบ

=

เครองหมายลบหมายถงเปนพลงงานยดเหนยวของอเลกตรอน

จาก

=

ในการพสจนรศมวงโคจร

ได mvn2 =

mvn

2 =

คอ พลงงานจลนของอเลกตรอน

ดงนน พลงงานของอะตอมหรอพลงงานรวมของอเลกตรอน

(En) =

+

En =

และจาก rn =

ได En =

เมอแทนคาคงตวตางๆ จะได

En =

(หนวย J)

หรอ En =

(หนวย eV)

เมออเลกตรอนทอยวงในสด (n=1) พลงงานอะตอมมคา – 21.76 10 – 19

J เรยกสภาวะทระดบพลงงานนวา สถานะพนฐาน (ground state) เพราะสภาวะทอะตอมเสถยรทสด เมอ n = 2 ขนไป เรยก สถานะกระตน (excited

state) ซงพรอมกลบสสถานะพนฐาน และปลดปลอยพลงงานออกมาในรปคลนแมเหลกไฟฟา เมออเลกตรอนอยในวงโคจรนอกสด

(n = ) พลงงานของอะตอมจะเปนศนย อเลกตรอนจะไมถกยดไวกบนวเคลยสอกตอไป

เมอ อเลกตรอนถกกระตนใหมระดบพลงงานสงขนจากชนท 1 ไปยงชนท n ไดวาพลงงานทรบ E = En – E1 =

และจะปลดปลอยพลงงานออกมาเมอกลบสสถานะพนฐานในรปคลนแมเหลกไฟฟา เกดสเปคตรมความยาวคลน (ความถ) อาจมได มากทสด

n เลอก 2 ความยาวคลน (ความถ)

แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 17. ส าหรบอเลกตรอนในอะตอมไฮโดรเจนตามทฤษฎโบร คาพลงงานจลนเปนกเทาของพลงงานศกย

ก. 1

ข. 2

ค.

ง

18. พลงงานต าสดของอเลกตรอนในอะตอมไฮโดรเจนคอ -13.6 eV ถาอเลกตรอนเปลยนสถานะจาก n = 3 ไปสสถานะ n =

2 จะใหแสงทมพลงงานควอนตมเทาไร (หนวย eV) ก. 1.51

ข. 1.89

ค. 3.40 ง. 4.9 19. ถาอะตอมไดรบพลงงานท าใหเปลยนระดบพลงงาน จาก n = 1 ไปยง n = 4 เมออะตอมจะกลบสสถานะพนฐาน คลน

แมเหลกไฟฟาทถกปลอยออกมาอาจมไดกความถตางกน ก. 3 ข. 4 ค. 5 ง. 6

20. อเลกตรอนตวหนงถกเรงดวยความตางศกย 13.2 โวลต เขาชนกบอะตอมไฮโดรเจนทอยนสถานะพนฐานการชนครงนจะสามารถท าใหอะตอมไฮโดรเจนอยในระดบพลงงานสงสดในระดบ n เทาใด (พลงงานสถานะพนฐานของไฮโดรเจน = –13.6 eV)

ก. 7

ข. 6

ค. 5

ง. 4

ใบท 4



จาก

อนกรมไลมาน

เมอ n = 2, 3, … ชวงรงสอลตราไวโอเลต

อนกรมบลเมอร

เมอ n = 3, 4, 5, …ชวงรงสแสงทตามองเหน

อนกรมพาสเชน

เมอ n = 4, 5, 6, … ชวงรงสอนฟราเรด

อนกรมแบรกเกต


อนกรมฟนด


ได

สตรทวไปของสเปกตรมไฮโดรเจน

เมอ RH =1.1 10

7 m

– 1 (คาคงตวของรดเบรก), nf คอ ชน

โคจรสดทายทอเลกตรอนอย, ni คอชนโคจรเรมตนทอเลกตรอนอย 21. ในชวงระดบพลงงานต าสดสามระดบแรกของอะตอมไฮโดรเจน คลนแมเหลกไฟฟาทตรวจพบจะอยในชวงความถทเรยกวา

ก. ชดไลมานและชดบลเมอร ข. ชดไลมานและชดพาสเชน

ค. ชดบลเมอรและชดพาสเชน

ง. ชดไลมาน ชดบลเมอร และชดพาสเชน

22. อะตอมไฮโดรเจนเปลยนระดบพลงงานจาก n = 2 ไป n = 1 ความยาวคลนของแสงทปลอยออกมาเปนกเทาของกรณทเปลยนระดบพลงงานจาก n = 4 ไป n = 2

ก.

ข.

ค. 2

ง. 4

23. เมออะตอมไฮโดรเจนอยทสถานะกระตน n = 2 กลบสสถานะพน n = 1 โดยตรง ใหเสนสเปกตรมทมความถ fA และเมอ

เปลยนจากสถานะกระตน n = 4 กลบสสถานะพนฐานโดยตรง ใหเสนสเปกตรมทมความถ fB อตราสวน

เปนเทาใด

ก.

ข.

ค.

ง.



การทดลองของฟรงกและเฮรตซ ฟรงกและเฮรตซทดลองสนบสนนทฤษฎอะตอมของโบร โดยใชหลอดบรรจแกสความดนต า มแคโทดเปนตวปลอยอเลกตรอนและมขวไฟฟาบวกส าหรบเรงอเลกตรอนความตางศกยระหวางขว ท าใหอเลกตรอนมพลงงานจลนเพมขนและเคลอนทไปชนกบอะตอมของไอปรอท

เมอน าความตางศกยไฟฟาและกระแสไฟฟามาเขยนกราฟไดดงรป

จากรปพลงงานต ากวา 4.9 eV (ความตางศกยทใชเรงอเลกตรอนมคาต ากวา 4,9 V) การชนกนระหวางอเลกตรอนกบอะตอมปรอทเปนการชนกนแบบยดหยน พลงงานจลนกอนและหลงชนคงเดม อเลกตรอนไมไดถายโอนพลงงานจลนใหกบปรอท แตเมอเพมพลงงานจลนถง 4.9 eV อะตอมปรอทเรมรบพลงงาน กระแสไฟฟาจะลดลง แสดงวาอเลกตรอนจะถายโอนพลงงาน 4.9 eV ใหกบปรอท เมอเพมพลงงานจลนกอนชนของอเลกตรอน พลงงานจลนทอเลกตรอนถายโอนใหปรอทยงคงเปน 4.9 eV

ฟรงกและเฮรตซ สรปวา พลงงานของอะตอมปรอทมคาไมตอเนอง อะตอมปรอทไมรบพลงงานทต ากวา 4.9 eV เพราะวาเปนระดบพลงงานทต าสดและเมอไดรบพลงงานภายนอกจงจะขนไป

อยระดบพลงงานถดไปทสงขน เมออะตอมปรอทลดระดบพลงงานลงมายงระดบพลงงานต าสด จะคายพลงงานออกมาเทากบ 4.9 eV ในรปคลนแมเหลกไฟฟา ฟรงกและเฮรตไดใชเครองตรวจสเปกตรม วดความยาวคลนทสงออกมาจากไอปรอทและพบแสงความยาวคลน 253.5 nm คดเปนพลงงานเทากบ 4.9 eV พอด ตอมามนกวทยาศาสตรท าการทดลองตอไป และพบวาอะตอมปรอทสามารถดดกลนพลงงานคาอนๆไดอกคอ 6.7 และ 10.4 eV จะมการแผคลนแมเหลกไฟฟาออกมา เปนความยาวคลนตางๆ ขนกบวาอะตอมปรอทรบพลงงานแลวไปอยทระดบพลงงานชนทเทาใดจะระดบชนท 1 ตามสตร E = En – E1 =

การทดลองจงสนบสนนความคดของโบรทวา ระดบพลงงานของอะตอมมคาไมตอเนอง

แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 24. ตามการทดลองของฟรงกและเฮรตซ ขอสรปใดไมจรง

ก. อเลกตรอนทมพลงงานนอยกวา 4.9 eV จะมการชนแบบยดหยนกบอะตอมของไอปรอท

ข. อเลกตรอนทมพลงงานมากกวา 4.9 eV จะสญเสยพลงงานสวนหนงไปใหกบอะตอมของไอปรอท

ค. อะตอมของไอปรอทมคาพลงงานระดบพนเทากบ 4.9 eV ง. อะตอมของไอปรอทมคาพลงงานเปนชนๆไมตอเนอง 25. ในการทดลองของฟรงกและเฮรตซ ถาใชแกสไอโดรเจนแทนไอปรอท และใชความตางศกยเรงอเลกตรอนเทากบ 10.3 โวลต แกส

ไฮโดรเจนจะปลอยคลนแมเหลกไฟฟาไดมากทสดกความถ (ก าหนดใหสถานะพนของอะตอมไฮโดรเจนมพลงงาน –13.6 eV หรอ –21.76 10

– 19 J)

ก. 1

ข. 2

ค. 3

ง. 4

26. ในการทดลองของฟรงกและเฮรตซ ถาเราใชหลอดทบรรจไฮโดรเจนแทนหลอดทบรรจไอปรอท จะตองใชความตางศกยอยางนอยทสดเทาไร (หนวย โวลต) ในการเรงอเลกตรอนพอใหเกดการชนแบบไมยดหยนกบอะตอมของไฮโดรเจน ก าหนดระดบพลงงานในหนวยอเลกตรอนโวลตของอเลกตรอนในอะตอมไฮโดรเจนเรยงจากวงในสดเปน -13.6, -3.40, -1.51, …, 0 ตามล าดบ

ก. 0.54

ข. 0.85

ค. 1.51 ง. 10.19

27. จากการทดลองของฟรงกและเฮรตซ พบวา ศกยกระตน (Excitation Potential) ของอะตอมของไอปรอทมคาเปน 4.9, 6.7, 10.4,

… โวลต ถาใหอเลกตรอนทอยในสถานะถกกระตนในระดบทสอง ลดลงสสถานะถกกระตนระดบแรก โฟตอนทถกปลอยออกมา จะมพลงงานก eV

ก. 1.8

ข. 3.7

ค. 4.9 ง. 6.7

V 5

1

2

3

I

ใบท 5



รงสเอกซ พบอยางบงเอญโดยเรนตเกนขณะศกษากระแสผานแกสในหลอดรงสแคโทด โดยขณะใชกระดาษด าคลมหลอดรงสแคโทด เพอศกษาความทบแสงของแผนกระดาษในหองทดลองทมดสนท สงเกตวาแรแบเรยมแพลทโนไซยาไนด ทวางอยหางจากหลอดรงสแคโทดประมาณหนงเมตรมแสงเรองเกดขน ซงขณะนนนกวทยาศาสตรทราบวาแรนจะเรองแสงไดเมอรบรงสอลตราไวโอเลตเทานน แตขณะทดลองไมมแหลงก าเนดรงสอลตราไวโอเลต และรงสแคโทดกไมสามารถเดนทางจากหลอดสญญากาศไปยงกอนแรไดเพราะรงสแคโทดทะลผานอากาศไดไกลเพยง 2 – 3 เซนตเมตร เทานน จงสรปวาสงทท าใหแรเรองแสงจะตองเปนรงสทยงไมรจก และรงสนตองมาจากหลอดรงสแคโทด และมอ านาจทะลผานสงจนผานกระดาษด าไปยงกอนแรได เรยกรงสนวา รงสเอกซ การเกดรงสเอกซมสองกระบวนการ คอ 1. การเกดรงสเอกซตอเนอง เกดจากอเลกตรอนวงผานใกล

นวเคลยสเปลยนความเรวอยางรวดเรวทงขนาดและทศทาง คอถกเรง และประจทถกเรงจะปลดปลอยคลนแมเหลกไฟฟาซงเปนรงสเอกซออกมา เนองจากมการเปลยนแปลงความเรง ดงนนความยาวคลนของรงสเอกซจากระบวนการนจงมคาตอเนอง และมพลงงานจลนมากทสดเทากบพลงงานจลนเรมตนของอเลกตรอน พลงงานสงสดของอเลกตรอน ไดมาจากการเรงดวยความตางศกย V0 นนคอ

ได

เมอ c คอ อตราเรวแสง , min คอ ความยาว

คลนต าสดของรงสเอกซ 2. การเกดรงสเอกซทใหสเปกตรมเสน กระบวนการน

อเลกตรอนทถกเรงจนมพลงงานสง จะเขาไปในอะตอมและชนกบอเลกตรอนวงโคจรชนในของอะตอมทเปนเปา จน

อเลกตรอนนนหลดออกไป อเลกตรอนในวงโคจรชนถดออกมาซงมระดบพลงงานสงกวาจะเขาไปแทนทพรอมกบปลอยพลงงานสวนเกนทมความยาวคลนเฉพาะคาออกมาในรปรงสเอกซ เรยกกระบวนการเกดรงสเอกซวธนวา การเรองรงสเอกซ และเรยกรงสเอกซนวา รงสเอกซเฉพาะตว

รงสเอกซเฉพาะตวจะมพลงงานจลนเทากบผลตางระหวางระดบพลงงานทอเลกตรอนเปลยนวงโคจร คอ E = Eni – Enf hf = Eni – Enf เมอ E = พลงงานของรงสเอกซเฉพาะตว Eni = พลงงานของอเลกตรอนในวงโคจรเดม Enf = พลงงานของอเลกตรอนในวงโคจรใหม

การพบรงสเอกซกอนพลงคจะตงสมมตฐานและโบรจะเสนอทฤษฎอะตอม แตในขณะนนไมสามารถอธบายได จนกระทงพลงคไดตงสมมตฐานเกยวกบควอนตมของพลงงาน และโบรไดเสนอทฤษฎอะตอม จงสามารถอธบายทมาของรงสเอกซไดอยางถกตอง คอ การเกดรงสเอกซทมความยาวคลนเฉพาะคาซงเปนการยนยนความถกตองของความคดของโบรทวาอะตอมมระดบพลงงานเปนชนๆ ความไมสมบรณของทฤษฎอะตอมของโบร 1. อธบายสเปกตรมของอะตอมไฮโดรเจนได แตไมสามารถ

ค านวณและอธบายสเปกตรมของอะตอมอนได และยงไมสามารถอธบายอะตอมทอยในสนามแมเหลกทใหสเปกตรมชดผดปกต คอสเปกตรมหนงๆ แยกออกเปนหลายเสน

2. ทฤษฎของโบรยอมรบฟสกสดงเดมคออเลกตรอนโคจรรอบนวเคลยส ดวยแรงสศนยกลางซงคอแรงระหวางประจของอเลกตรอนกบนวเคลยส แตเสนอวาอเลกตรอนเคลอนทดวยความเรงในวงโคจรไมจ าเปนตองปลอยคลนแมเหลกไฟฟาออกมาซงเปนการปฏเสธฟสกสดงเดม

แบบทดสอบ 28. ระดบพลงงานชนในของอเลกตรอนในเปาของหลอดรงสเอกซ เทากบ จล ถาอเลกตรอนนถกชนหลดออกไป จะ

เกดรงสเอกซเฉพาะตวทมความยาวคลน เมคร รงสเอกซเฉพาะตวนเกดจากอเลกตรอนทอยในระดบพลงงานกจล ก าหนดใหคาคงตวพลงค เทากบ จล วนาท ความเรวแสงในสญญากาศเทากบ m/s ก. ข. ค. ง.



หนวยพลงงาน eV

1 eV = 1.6 10 – 19

J

ปรากฏการณโฟโตอเลกทรก เกดขนเมอแสงทมความยาวคลนสนหรอความถสงตกกระทบผวโลหะ จะท าใหอนภาคทมประจไฟฟาหลดจากโลหะได

อนภาคทมประจไฟฟาทหลดออกมาคออเลกตรอน เรยกอเลกตรอนทหลดออกมาวา โฟโตอเลกตรอน (photoelectron)

การทดลองปรากฏการณโฟโตอเลกทรก จะใชหลอดสญญากาศทมแคโทด C และ แอโนด A เปนแผนโลหะ เมอฉายแสงตกกระทบทแผนโลหะ C จะมอเลกตรอนเคลอนทตรงไปยงแผนโลหะ A ท าใหมกระแสไฟฟาเลกนอยไหลในวงจรผานแอมมเตอร เรยกกระแสไฟฟานวา กระแสโฟโตอเลกตรอน (photoelectron current)

โฟโตอเลกตรอนจะมจ านวนมากขนเมอความเขมแสงมากขน

การวดพลงงานจลนของโฟโตอเลกตรอนโดยตอแหลงก าเนดไฟฟาทปรบคาได ท าใหขว A เปนลบเมอเทยบกบC มสนามไฟฟาท าใหเกดแรงไฟฟากระท าตออเลกตรอนในทศจาก A ไป C สนามไฟฟามากพอ อเลกตรอนจะเคลอนทกลบกอนถง A ถาเพมความตางศกยจนกระทงกระแสโฟโตอเลกตรอนหยดไหล ซงหมายความวาอเลกตรอนตวทมพลงงานสงสดหยด นนคอ

Ekสงสด = EP

Ekสงสด = eVs

เมอ EP คอ พลงงานศกยไฟฟา e คอประจไฟฟาของอเลกตรอน และ Vs คอคาความตางศกยระหวาง A และ C เรยกวา ความตางศกยหยดย ง (stopping potential)

เมอทดลองฉายแสงความถหนงทมความเขมตางๆ ความตางศกยหยดย งจะคงตว แตถาฉายแสงทมความถเพมขนความตางศกยหยดย งจะมากขนดวย นนคอ พลงงานจลนสงสดของโฟโตอเลกตรอน ไมขนกบความเขมแสง แตขนกบความถของแสงทตกกระทบโลหะนน (จ านวนโฟโตอเลกตรอนจะขนกบความเขมแสง)

ตวอยางกราฟระหวาความตางศกยหยดย งกบความถของแสง ดงน

ถาเขยนกราฟระหวางความตางศกยหยดย งกบความถของแสง จะไดกราฟเสนตรงทไมผานจดก าเนด และเสนกราฟจะตดแกนนอนทความถ f0 ซงเปนความถต าสดของแสงทท าใหอเลกตรอนหลดจากแผนโลหะ เรยกวาความถขดเรม (threshold frequency) อเลกตรอนทหลดออกมาดวยความถนจะไมมพลงงานจลน

ไอนสไตน อธบายปรากฏการณโฟโตอเลกทรก โดยอาศยสมมตฐานของพลงค แสงเปนกอนพลงงานเรยกวา

ควอนตมของพลงงาน แตไอนสไตนเรยกวา โฟตอน (photon) ส าหรบแสงทมความถ f แตละโฟตอนจะมพลงงาน hf เมอโฟตอนกระทบผวโลหะกจะถายโอนพลงงาน hf ทงหมดใหกบอเลกตรอนของโลหะ โดย 1 โฟตอนจะถายโอนใหอเลกตรอน 1 ตว แตการทอเลกตรอนจะหลดจากผวโลหะได อเลกตรอนจะเสยพลงงานไปปรมาณหนงเทากบพลงงานทใชในการยดอเลกตรอนไว พลงงานจ านวนนเรยกวา ฟงกชนงาน (work function)แทนดวย W ไดวา

Ekสงสด = hf - W ดงนน hf – W = eVs

โดย W = hf0

C

แสง

A

µA

0 0.2 0.4 0.6 0.8

1 1.2 1.4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 f0

ใบท 6



แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ-สกล........................................................................................ชน ม.6/..............เลขท.............. 29. แสงความยาวคลน 550 นาโนเมตร ตกกระทบพนท 2 ตารางเซนตเมตร ในแนวตงฉาก ถาแสงมความเขมแสง 12 วตตตอตาราง

เมตร จงหาจ านวนโฟตอนทตกกระทบบนพนทนในเวลา 1 วนาท (หนวย 1015

โฟตอน) ก. 3.33

ข. 4.67

ค. 5.33

ง. 6.67

30. ก าหนดใหฟงกชนงานของแทนทาลม และทองค าเปน 4.2 eV และ 4.8 eV ตามล าดบ อยากทราบวาตองการท าการฉายแสงทมความยาวคลน 270 nm ลงไปในวตถใดจะเกดปรากฏการณโฟโตอเลกทรก

ก. ไมเกดปรากฏการณโฟโตอเลกทรก

ข. แทนทาลม

ค. ทองค า ง. แทนทาลมและทองค า

31. ฟงกชนงาน W ของโลหะชนดหนง มคา 2.3 eV เมอฉายแสงไปยงโลหะดงกลาว แสงทใชตองมความยาวคลนมากทสดกนาโนเมตร จงท าใหอเลกตรอนหลดออกมาจากผวโลหะดงกลาว โดยก าหนด hc = 1242 eVnm

ก. 480

ข. 540

ค. 640

ง. 720

32. เมอฉายรงสอลตราไวโอเลตทมความยาวคลน 400 นาโนเมตร ไปทผวโลหะชนดหนงทมคาพลงงานยดเหนยวเทากบ 1.8

อเลกตรอนโวลต โฟโตอเลกตรอนหลดจากผวโลหะจะมพลงงานจลนเทาไร (หนวย อเลกตรอนโวลต) ก. 0

ข. 0.5

ค. 1.3

ง. 1.8

33. แสงความยาวคลน 600 นาโนเมตร ตกกระทบผวโลหะ ใหโฟโตอเลกตรอนเคลอนทดวยความเรว 2107 เซนตเมตรตอวนาท

จงหาความยาวคลนขดเรมของโลหะนไดเทาไรในหนวยจ านวนเตมของนาโนเมตร ก. 630

ข. 635

ค. 640

ง. 645

34. ในการทดลองเรองปรากฏการณโฟโตอเลกทรก ใชแสงความถ 7.0 1014

เฮรตซ ตกกระทบผวโลหะทมคาฟงชนงานเทากบ 2.3 อเลกตรอนโวลต จงหาความตางศกยหยดย งของโฟโตอเลกตรอนน (หนวย โวลต)

ก. 0.6

ข. 2.3

ค. 2.9

ง. 5.2

35. ถาผลการทดลองเกยวกบปรากฏการณโฟโตอเลกทรก เขยนกราฟระหวางความตางศกยกบความถของแสงไดดงรป จงหาวา คานจของแพลงคทค านวณไดจากกราฟ จะมคาเปนเทาไร (หนวย Js)

ก. 5.3 10 – 34

ข. 5.7 10 – 34

ค. 6.0 10 – 34

ง. 6.4 10 – 34

ความถแสง (1014 Hz)

Vs (โวลต)

0.5

0

– 1.5

6



ทวภาพของคลนและอนภาค แสงประกอบดวยอนภาค หรอแสงเปนคลน 1. ปรากฏการณคอมปตน (Compton’s effect)

คอมปตนและเดบาย ไดทดลองฉายรงสเอกซทมความยาวคลนคาเดยวใหกระทบอเลกตรอนในแทงแกรไฟต ปรากฏวามอเลกตรอนกระเจงออกมา เมอวดความยาวคลนของรงสเอกซทกระเจงออกมามมมตางๆกนพบวา ความยาวคลนของรงสเอกซทกระเจงออกมามทงเทาเดม และมากกวาเดมนแปรผนตรงกบมมทกระเจง ทฤษฎคลนแมเหลกไฟฟาของแมกซเวลลไมสามารถอธบายได เพราะถารงสเอกซเปนคลนแมเหลกไฟฟา ความยาวคลนของรงสเอกซทกระเจงออกมาจะขนกบความเขมและชวงเวลาทฉายรงสเอกซไปบนแทงแกรไฟต คอมปตนอาศยแนวคดควอนตมของพลงงานของไอนสไตลมาอธบายปรากฏการณโดยพจารณาใหรงสเอกซประกอบดวยกอนพลงงานทเรยกวาโฟตอน และใหการชนระหวางโฟตอนของรงสเอกซกบอเลกตรอนในแกรไฟต เปนการชนระหวางอนภาคกบอนภาคตามกฎการอนรกษพลงงาน และกฎการอนรกษโมเมนตม ไดวา รงสเอกซทกระเจงออกมาและมความยาวคลนเทาเดม แสดงวาเปนการชนแบบยดหยน ถาความยาวคลนมากกวาเดมแสดงวาเปนการชนแบบไมยดหยน ผลการวดและผลการค านวณสอดคลองกน ปรากฏการณคอมปตนจงสนบสนนแนวความคดของไอนสไตนทวา คลนแมเหลกไฟฟาสามารถแสดงตวเปนอนภาคได

2. สมมตฐานของ เดอ บรอยล จากแนวคดทวาคลนแมเหลกไฟฟาสามารถแสดงตวเปนอนภาคได เดอ บรอยล ไดเสนอสมการทแสดงความสมพนธระหวาง

ความยาวคลนและโมเมนตมของโฟตอน โดยอาศยทฤษฎสมพนธภาพของไอนสไตน เมอ E คอ พลงงาน m คอ มวล และ c คอ อตราเรวของแสง

E = mc2

ได m =

และจาก อนภาคมวล m เคลอนทดวยความเรว v ยอมมโมเมนตม (p) = mv = mc

ดงนน p =

=

ได p =

=

ได

เรยกความยาวคลนของอนภาค หรอความยาวคลนสสารน วา ความยาวคลนเดอบรอยล (De Broglie

wavelength) ของอนภาค หรอสสาร ตอมา เดวสสน และ เจอรเมอร ทดลองยงอเลกตรอนไปกระทบผลกของนกเกล ปรากฏวาอเลกตรอนแสดงสมบตการแทรก

สอดและการเลยวเบนของคลน ซงเมอผานอะตอมในผลกซงเรยงตวกนเปนระเบยบ จะใหผลการทดลองในลกษณะเดยวกบรงสเอกซ ปตอมา จ พ ทอมสน ไดทดลองยงอเลกตรอนความเรวสงหรอรงสแคโทดผานแผนโลหะบางๆ ปรากฏวาอเลกตรอนเลยวเบนผานผลกโลหะไปแทรกสอดบนแผนฟลม ไดภาพในลกษณะเดยวกบททดลองโดยใชรงสเอกซ

สมบตท คลนแสดงสมบตของอนภาคได และอนภาคกแสดงสมบตของคลนได เรยกสมบตนวา ทวภาพของคลนและอนภาค (duality of wave and particle) เดอบรอยลใชทฤษฎของเขาอธบายสมมตฐานของโบรทวาอเลกตรอนสามารถเคลอนทรอบนวเคลยสไดโดยไมมการแผคลนแมเหลกไฟฟา เพราะ อเลกตรอนมโมเมนตมเชงมม mvnrn = nħ แตโบรอธบายไมไดวาท าไม เดอ บรอยล อธบายวา การทอเลกตรอนในอะตอมไมมการแผคลนแมเหลกไฟฟา เนองจากอเลกตรอนโคจรวนรอบนวเคลยสแสดงสมบตคลนนง ซงเกดขนเมอความยาวของ เสนรอบวงมคาเปนจ านวนเตมเทาของความยาวคลนของอเลกตรอน คอ 2rn = n

2rn =

mvnrn =

= nħ ตรงตามสมมตฐานของโบร

ภาพคลนนงของอเลกตรอน

ใบท 7



แบบทดสอบฟสกสอะตอม ชอ.....................................................สกล.....................................................ชน ม. 6/..........เลขท......... 36. ล าแสงเลเซอรความยาวคลน 660 nm ตกกระทบตงฉากพนผวทสามารถดดกลนแสงไดสมบรณ ถาก าหนดใหมจ านวน

โฟตอนตกกระทบพนผวดงกลาวดวยอตรา 1020

อนภาคตอวนาท แรงทล าแสงเลเซอรกระท าตอพนผวเปนเทาใด (หนวย นวตน) ก. 10

– 16

ข. 10 – 8

ค. 10 – 7

ง. 10 – 6

37. จงหาความยาวคลนของอเลกตรอน ซงเคลอนทดวยพลงงานจลน 5 อเลกตรอนโวลต(ในหนวย nm) มวลอเลกตรอนคอ

9.1 10 – 31

kg

ก. 0.55

ข. 0.85

ค. 0.95

ง. 1.10

38. ปรากฏการณใดทแสดงวาอนภาคแสดงคณสมบตของคลนได

ก. โฟโตอเลกทรก ข. คอมปตน

ค. การแทรกสอดของโฟตอน

ง. การเลยวเบนของอเลกตรอน

39. จากทฤษฎอะตอมไฮโดรเจนของโบร พบวารศมวงโคจรในสดของอเลกตรอนมคา 5.3 10 – 11 เมตร ความยาวคลน

เดอบรอยลของอเลกตรอน เมอ n = 4 คอเทาใด (หนวย เมตร)

ก. 1.3 10 – 9

ข. 5.3 10 – 9

ค. 2.4 10 – 12

ง. 1.3 10 – 23



กลศาสตรความตม

ในการพฒนาวชากลศาสตรควอนตม ชเรอดงเจอร นกฟสกสชาวออสเตรยไดวเคราะหวา ตามสมมตฐานของเดอบรอยล อเลกตรอนเปนอนภาคแตสามารถประพฤตตวเปนคลนได ดงนนสมการการเคลอนทของอเลกตรอนควรจะใชกบสมการคลน ชเรอดงเงอรจงสรางสมการคลนของอเลกตรอน โดยแทนอเลกตรอนดวยกลมคลน (wave packet) ซงเคลอนทดวย ความเรวกลม (group velocity) ทเทากบความเรวของอนภาค ดง

รป กลศาสตรควานตมแตกตางจากกลศาสตรนวตน โดยกลศาสตรควอนตมจะบอกถงความนาจะเปนในการพบอนภาคในรปของกลมคลน ณ ต าแหนงและเวลาหนงๆ ในขณะทกลศาสตรนวตนจะบอกอยางแนชดถงการพบอนภาค ณ ต าแหนงและเวลาหนงๆ

กลศาสตรควอนตมประสบความส าเรจในการอธบายอะตอมไฮโดรเจนอยางดยง การแกสมการคลนของชเรอดงเงอรใหผลลพธทแสดงใหเหนความไมตอเนองของพลงงานและโมเมนตมเชงมมของอเลกตรอน ตรงกบทไดจากสมมตฐานในทฤษฎอะตอมของโบร นอกจากนนกลศาสตรควอนตมยงสามารถค านวณระดบพลงงานชนตางๆของอะตอมทมอเลกตรอนมากกวาหนงตวขนไปได ซงสอดคลองกบเสนสเปกตรมทไดจากอะตอมนนๆ จงสรปไดวา กลศาสตรควอนตมสามารถอธบายอะตอมไดกวางขวางกวาและดกวาทฤษฎอะตอมของโบรมาก

หลกความไมแนนอน

เมอกลาววาอเลกตรอนเปนอนภาค มกนกถงอนภาคในลกษณะทมขนาดแนนอนและมขนาดเลกมาก แตถาคดวาอเลกตรอนเปนคลน ขนาดและต าแหนงของอเลกตรอนยอมกระจายอยในขอบเขตขนาดหนง ท าใหไมสามารถบอกไดแนชดวาอเลกตรอนอย ณ ทใด

ไฮเซนเบรก ไดเสนอ หลกความไมแนนอน (uncertainty principle) ทวา เราไมสามารถรถงต าแหนงและความเรวของอนภาคในเวลาเดยวกนไดอยางแมนย า เชนถาตองการรต าแหนงของอนภาคอยางแมนย า เราจะไมทราบความเรวของอนภาค แตถาเราตองการรความเรวของอนภาค เราตองใหมนเคลอนท นนคอเราจะไมรต าแหนงของอนภาคนนไดอยางแมนย าอกตอไป การบอกต าแหนงของอนภาคในรปกลมคลน ดงน

รปนอธบายไดวา กลมคลนแคบ x

นอย บอกต าแหนง

ของอนภาคไดงาย แตบอกความยาวคลน ไดถกตองยาก

รปนอธบายไดวา กลมคลนกวาง x มาก บอกต าแหนงของอนภาคไดยาก แตบอกความยาวคลน ไดถกตองงาย ในการวดปรมาณใดๆ จะมความไมแนนอนเกดขนเสมอโดยธรรมชาต นอกเหนอจากความไมแนนอนทเกดจากผวด เครองมอวด และวธการวดแลว หลกความไมแนนอนของไฮเซนเบรกกลาววาความไมแนนอนของต าแหนงและความไมแนนอนของโมเมนตม มความสมพนธกนดงน

เมอ คอ ความไมแนนอนของต าแหนง คอ ความไมแนนอนของโมเมนตม

สมการ แสดงขอบเขตจ ากดของการวดในธรรมชาตวา ถงแมจะท าการวดต าแหนงและโมเมนตม ของอนภาคอยางสมบรณทสด แตยงคงมความไมแนนอนเสมอ โดยผลคณของความไมแนนอนของต าแหนงกบความไมแนนอนของโมเมนตมมคาอยางนอยเทากบหรอมากกวา h เสมอ โครงสรางอะตอมคามแนวคดกลศาสตรควอนตม

คามหลกความไมแนนอน เราไมสามารถระบไดวาอเลกตรอนทเคลอนทรอบนวเคลยสของอะตอมนนอยทใดแนนอน หรอเคลอนทในลกษณะใด เราบอกไดแตเพยงโอกาสทจะพบอเลกตรอน ณ ทตางๆ วาเปนเทาใดเทานน พฤตกรรมตางๆ ของอเลกตรอนในอะตอมจะไดจากการแกสมการคลนของชเรอดงเงอร ซงไดค าตอบทสมบรณกวาทฤษฎอะตอมของโบร ท าใหจนตนาการภาพโอกาสการคนพบอเลกตรอนรอบๆ อะตอม เสมอนกลมหมอกหอหมนวเคลยสอย โอกาสทจะพบอเลกตรอน ณ ทใดมาก ทนนกจะแสดงภาพกลมหมอกหนาแนน

ภาพกลมหมอกหรอโอกาสทจะพบอเลกตรอนรอบๆนวเคลยสเปนไปไดหลายรปแบบ อะตอมไฮโดรเจนทมอเลกตรอนมระดบพลงงานต าสด กลมหมอกจะเปนรปทรงกลม คอ โอกาสทจะพบอเลกตรอน ณ ต าแหนงทหางจากนวเคลยสเทากนในทกทศทกทาง จะเทากนหมด กรณทอเลกตรอนมระดบพลงงานสงขน กลมหมอกจะจดตวแตกตางจากรปทรงกลม

ใบท 8


Produced by Pongstorn Paladej ดาวนโหลดเอกสารท physicskkw.webs.com

แบบทดสอบ ชอ.....................................................สกล.....................................................ชน ม. 6/..........เลขท......... 40. ขอสรปใดทครงกบหลกความไมแนนอนของไฮเซนเบรกมากทสด

ก. หลกทางฟสกสมความไมแนนอน เกดขนเนองจากผวด เครองมอและวธการวด

ข. สงซงเลกมากๆ ระดบอะตอม บางครงแสดงสมบตเปนคลน และบางครงกแสดงสมบตเปนอนภาค ไมสามารถบอกไดแนนอน

ค. ปรมาณทางฟสกสบางค จะไมสามารถวดใหมความแนนอนไดพรอมกน ผลคณของความไมแนนอนของปรมาณทงสองจะนอยกวาคาหนงๆไมได

ง. ปรมาณทางฟสกสบางค ไมสามารถอธบายใหมความแนนอนไดพรอมกน

41. ขอใดมหลกการทแสดงใหเหนวากลศาสตรควอนตมตางจากกลศาสตรของนวตน

ก. พลงงานรวมกอนชนและหลงชนกนของอเลกตรอนกบอะตอมของปรอทมคาคงท

ข. โมเมนตมของโฟตอนกบอเลกครอนกอนชนและหลงชนมคาคงท

ค. โมเมนตมเชงมมของอเลกตรอนในแตละชนของไฮโดรเจนอะตอมมคาคงท

ง. ความแมนย าของการวดต าแหนงและโมเมนตมถกจ ากดดวยคานจของพลงก

42. อเลกตรอนมความเรว 333 เมตรตอวนาท วดความเรวไดละเอยดถง 0.010% จะวดต าแหนงของอเลกตรอนไดถกตองกเซนตเมตร ก าหนดใหมวลอเลกตรอน กโลกรม และคาคงตวพลงก จลวนาท

ก. 0.35

ข. 3.5

ค. 0.22

ง. 2.2

43. ภาพอะตอมตามหลกกลศาสตรควอนตม คอขอใด

ก. อเลกตรอนเคลอนทรอบนวเคลยสในวงโคจร โดยไมแผคลนแมเหลกไฟฟาออกมา ข. อเลกตรอนรอบๆ นวเคลยสเปนเสมอนกลมหมอกทหอหมนวเคลยสอย ทใดมหมอกหนาแนนมากจะมโอกาสพบ

อเลกตรอนทนนมาก

ค. อเลกตรอนวงวนรอบนวเคลยสดวยระยะหางจากนวเคลยสมากเมอเทยบกบขนาดของนวเคลยส

ง. อเลกตรอนทอยรอบนวเคลยส มสมบตเปนคลนนง

44. ส าหรบอะตอมของไฮโดรเจน ภาพอะตอมจากกลศาสตรควอนตม ในระดบพลงงานต าสดเปนรปทรงกลมเพราะเหตใด

ก. เพราะอะตอมไฮโดรเจนอเลกตรอนอยเพยงตวเดยว ข. เพราะกลมหมอกมรปเปนเสนรอบวงของวงกลม

ค. เพราะโอกาสพบอเลกตรอนในทศตางๆเทากนหมด

ง. เพราะโอกาสพบอเลกตรอนในทศตางๆไมเทากน



การพบกมมนตภาพรงส เรมจากการพบรงสเอกซ ท าใหมการศกษาการแผรงสของธาตอนๆ พบธาตทแผรงสไดเองตามธรรมชาต เชน ยเรเนยม

ทอเรยม เรเดยม พอโลเนยม ซงพบโดย ปแอรและมาร กร ปรากฏการณทธาตแผรงสไดเองอยางตอเนองเรยกวา กมมนตภาพรงส

ธาตทมสมบตสามารถแผรงสไดเอง เรยกวา ธาตกมมนตรงส

รงสทแผออกมาจากธาตกมมนตรงส คอ

1. รงสแอลฟา เปนนวเคลยสของอะตอมของธาตฮเลยม มมวล 4u

ประจไฟฟา +2e มพลงงานประมาณ 4 ถง 10 MeV สามารถท าใหเนอสารทรงสผานแตกตวเปนไอออนไดด ท าใหรงสแอลฟาเสยพลงงานอยางรวดเรว จงมอ านาจทะลทะลวงนอยมาก เคลอนทผานอากาศไดเพยง 3-5 เซนตเมตร เมอใชกระดาษบางๆกนกผานไมได

2. รงสบตา มประจ -1e มมวลเทากบมวลอเลกตรอน ซงกคออเลกตรอน มพลงงาน 0.025-3.5 MeV เคลอนผานอากาศไดระยะทาง 1-3 เมตร

3. รงสแกมมา เปนกลางทางไฟฟา มสมบตคลายรงสเอกซ เปนคลนแมเหลกไฟฟา มพลงงาน 0.04-3.2 MeV สามารถทะลผานแผนอลมเนยมหนาหลายเซนตเมตรได มอ านาจทะลทะลวงสงมากทสดในรงสทงสาม

รงสแอลฟา และบตา เปนอนภาค รงสแกมมาเปนคลนแมเหลกไฟฟา การเปลยนสภาพนวเคลยส คอการเปลยนองคประกอบของนวเคลยส เมอมการแผรงสแอลฟา หรอบตา ของธาตกมมนตรงส จะมธาตใหมเกดขนเสมอ ธาตใหมจะมมวล และประจเปลยนไป

การแผรงสบตาซงคออเลกตรอนทมพลงงานจลนสงกวาพลงงานจลนของอเลกตรอนทโคจรรอบนวเคลยส ดงนนบตาจงไมใชอเลกตรอนทโคจรรอบนวเคลยส ส าหรบรงสแกมมาทแผออกมามพลงงานสงเกนกวาทจะเปนพลงงานทไดจากการเปลยนระดบพลงงานของอเลกตรอนในอะตอม นนคอ ปรากฏการณกมมนตภาพรงสเกยวของกบการเปลยนสภาพนวเคลยส

แบบทดสอบ ชอ.....................................................สกล.....................................................ชน ม. 6/..........เลขท......... 45. คณสมบตทส าคญประการหนงของอนภาคแอลฟาคอ

ก. มอ านาจทะลทะลวงสง ข. มพลงงานจลนสงกวาอนภาคตวอน

ค. ท าใหสารทผานแตกตวเปนไอออน

ง. คลายกบรงสเอกซ (X-ray)

46. รงสแอลฟามอ านาจในการทะลผานนอยกวารงสชนดอนทออกมาจากธาตกมมนตรงสเนองจาก

ก. รงสแอลฟามพลงงานนอยกวารงสชนดอน

ข. รงสแอลฟามคณสมบตในการท าใหสารทรงสผาน แตกตวเปนไอออนไดดกวา ค. รงสแอลฟาไมมประจไฟฟา ง. ถกทง ก และ ข

ธาตกมมนตรงส

แผนตะกว แผนตะกว

แผนฟลม

ภาชนะตะกว ภาพแสดงแนวการเคลอนทของรงสทงสามชนดในสนามแมเหลก

ใบงานท 9



47. พจารณาขอความตอไปนส าหรบรงสแอลฟา บตา และแกมมา (1) มความสามารถในการท าใหกาซแตกตวเปนไอออนไดดกวา (2) ตองใชวสดทมความหนามากในการกนรงส

(3) เมอเคลอนทผานบรเวณทมสนามแมเหลก แนวการเคลอนทเปนแนวโคง (4) อตราสวนระหวางประจตอมวลมคามากทสด

ขอใดเปนสมบตของรงสเบตา ก. (1) และ (2)

ข. (1) และ (3)

ค. (2) และ (4)

ง. (3) และ (4)

48. ขอความตอไปนขอใดถกตอง ก. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสแกมมา แตนอยกวารงสเอกซ

ข. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสเอกซ แตนอยกวารงสแอลฟา ค. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสแอลฟา แตนอยกวารงสแกมมา ง. รงสบตามอ านาจทะลผาน สงกวารงสอนๆ ทกชนด

49. ถาใหรงสบตา แกมมา และแอลฟา เคลอนทอยในน า และรงสทงสามชนดมพลงงานเทากน เราจะพบวารงสบตาเคลอนทไดระยะทาง ก. สนทสด

ข. ไกลทสด

ค. ไกลกวาแกมมาแตใกลกวาแอลฟา ง. ไกลกวาแอลฟาแตใกลกวาแกมมา

50. รงสแคโทดตางกบกบรงสบตา คอ

ก. รงสแคโทดมคา e/m คงท

ข. รงสแคโทดควบคมดวยสนามแมเหลกและสนามไฟฟาพรอมกนได

ค. รงสบตามความเรวไมคงท

ง. รงสบตาเกดขนเองตามธรรมชาต

51. พจารณาขอความตอไปน ขอใดถกตอง (1) อนภาคบตา คออเลกตรอนทเคลอนทอยรอบๆ

นวเคลยส

(2) รงสแกมมา คอ คลนแมเหลกไฟฟาทเกดจากการเปลยนระดบพลงงานของอเลกตรอน

ก. ขอความทงคถกตอง ข. ขอความ (1) ถก (2) ผด

ค. ขอความ (1) ผด (2) ถก

ง. ขอความทงคผด

52. กระบวนการทเกดขนในนวเคลยส ซงมลกษณะคลายกบการปลอยแสงของอะตอมทอยในสถานะกระตน คอกระบวนการใด

ก. การแผรงสแกมมา ข. การปลอยอนภาคบตา ค. การปลอยอนภาคแอลฟา ง. การปลอยอนภาคนวตรอน

53. ถายงอนภาคแอลฟาเขาไปในนวเคลยสของโลหะ ทางเดนของอนภาคแอลฟาทเปนไปไดคอขอใด

ก. a และ d เทานน

ข. b และ c เทานน

ค. a, c และ d เทานน

ง. a, b, c และ d

c a d

b



องคประกอบของนวเคลยส

ตอนแรกคดวานวเคลยสประกอบดวยอนภาคแอลฟา และบตา แตตองลมเลก เพราะมวลของนวเคลยสไมเปนจ านวนเตมเทาของมวลของอนภาคแอลฟา และบางธาตมมวลนอยกวามวลของอนภาคแอลฟา เกดแนวคด วา นวเคลยสของไฮโดรเจน (เปนนวเคลยสทเบาทสด) เปนองคประกอบของนวเคลยสของธาตตางๆ รทเทอรฟอรดไดทดลองยงอนภาคแอลฟาใหพงชนกบนวเคลยสของไนโตรเจน พบวามนวเคลยสของออกซเจนและไฮโดรเจนเกดขน ซงเปนการสนบสนนแนวคดดงกลาว เขาจงเสนอใหเรยกนวเคลยสของไฮโดรเจนวา โปรตอน

มการตง สมมตฐานโปรตอน-อเลกตรอน วานวเคลยสประกอบดวยโปรตอนและอเลกตรอน ซงขดกบหลกความไมแนนอนของไฮเซนเบอรกทชใหเหนวาอเลกตรอนจะอยในนวเคลยสไมไดเพราะจะมพลงงานสงมากจนไมสามารถกกอเลกตรอนไวในนวเคลยสได และมปรากฏการณของนวเคลยสอกหลายเรองทไมสามารถอธบายไดดวยสมมตฐานน สมมตฐานนจงลมไป

รทเทอรฟอรดไดเสนอความเหนเกยวกบชนดของอนภาคในนวเคลยสวา อเลกตรอนและโปรตอนในนวเคลยสอาจรวมตวกนเปนอนภาคทเปนกลางทางไฟฟาซงเขาเรยกวา นวตรอน

จากการทรทเทอรฟอรดท าใหเกดการเปลยนสภาพของนวเคลยสทไมเกดขนเองตามธรรมชาตโดยการยงอนภาคแอลฟาใหพงชนนวเคลยสของไนโตรเจนแลว นกฟสกสไดศกษาการเปลยนแปลงลกษณะนอยางกวางขวางจนกระทงไดมการยงอนภาคแอลฟาใหพงชนนวเคลยสของธาตเบรลเลยม ซงพบรงสทแผออกมาคลายรงสแกมมา แตมพลงงาน 10 MeV ซงมากกวาพลงงานของรงสแกมมาทพบในสารกมมนตรงส เมอใหรงสนกระทบพาราฟนซงเปนสารทประกอบดวยอะตอมของไฮโดรเจนกพบวามโปรตอนพลงงาน 5 MeV กระเดนหลดออกมา จาก

การค านวณดวยหลกอนรกษโมเมนตมและหลกอนรกษพลงงาน ถารงสตกกระทบเปนรงสแกมมา พลงงานของรงสตองมากถง 50 MeV จงจะท าใหไดโปรตอน 5 MeV รงสทพบจงไมใชรงสแกมมา แชดวก ไดวเคราะหผลการทดลองดงกลาว และเสนอวารงสดงกลาวคออนภาคนวตรอน

แชดวก ศกษาการชนระหวางอนภาคทเขาคดวาเปนนวตรอนกบพาราฟน เพอวดความเรวของโปรตอนทกระเดนออกมา และกไดใหอนภาคทคดวาเปนนวตรอนนชนกบนวเคลยสของไนโตรเจน แลววดความเรวของนวเคลยสของไนโตรเจนทถกชน จากการค านวณหามวลของอนภาคดงกลาวพบวามคาใกลเคยงมวลของโปรตอนมาก เขาจงสรปวาอนภาคทไดจากการชนกนของอนภาคแอลฟาและเบรลเลยม คอ อนภาคนวตรอน

หลงจากแชดวกพบอนภาคนวตรอน ไดมการตง สมมตฐานโปรตอน-นวตรอน วานวเคลยสประกอบดวยอนภาคโปรตอนและนวตรอน เรยกวา นวคลออน

เรยกผลรวมของจ านวนโปรตอนและนวตรอนวา เลขมวล

เรยกจ านวนโปรตอนในนวเคลยสวา เลขอะตอม

เลขอะตอมยงบอกประจของนวเคลยส ยเรเนยมม เลขอะตอม 92 จะมประจไฟฟา +92e

เลขมวลของธาตเปนจ านวนเตมทใกลเคยงมวลอะตอมของธาตนนมากทสด

นกฟสกสก าหนด ธาต X ทมเลขมวล A และเลขอะตอม Z เปน

เชน

แทน ยเรเนยม แทน นวตรอน

แทน บตา

แทน โปรตอน จากความรเกยวกบองคประกอบของนวเคลยส ท าให

อธบายการแผรงสของธาตกมมนตรงสในรปสมการ เชน


ใบท 10



แบบทดสอบ ชอ-สกล.........................................................................................ชน ม.6/............เลขท................. 54. จ านวนนวตรอนในนวเคลยส

คอ

ก. 13

ข. 14

ค. 27

ง. 40

55. ดบกมเลขอะตอม 50 และเลขมวล 120 จะมจ านวน นวคลออนเทาไร ก. 20

ข. 70

ค. 120

ง. 170

56. อนภาคแอลฟาประกอบดวย ก. 2 โปรตอน

ข. 2 โปรตอน กบ 2 อเลกตรอน

ค. 2 โปรตอน กบ 2 นวตรอน

ง. 4 โปรตอน

57. อะตอมของธาต และ

จะมจ านวนอะไรเทากน

ก. นวคลออน

ข. นวตรอน

ค. โปรตอน ง. อเลกตรอน

58. เมอบสมท – 214 สลายตวใหรงสบตาลบ นวเคลยสของธาตใหมคอขอใด

ก.

ข.

ค.

ง.

59. เมอนวเคลยส สลายตวไปเปนนวเคลยส

จะใหรงสหรออนภาคชนดใดออกมา ก. แกมมา ข. บตา ค. นวตรอน ง. แอลฟา

60. ยเรยม – 238 สลายตวใหอนภาคแอลฟา ซงนวเคลยสทเกดขนสลายตวตอไปใหอนภาคบตาและแกมมา เลขอะตอม

และเลขมวลของนวเคลยสทเกดขนครงหลงสด คอ

ก. 91, 234

ข. 90, 234

ค. 91, 233

ง. 90, 233

61. นวเคลยสกมมนตรงสหนง เมอสลายตวใหแอลฟา 2 ตว และบตา 4 ตว กบแกมมา จะกลายเปนนวเคลยสของ นวเคลยส

กมมนตรงสนนคอ

ก.

ข.

ค.

ง.



การสลายของนวเคลยสกมมนตรงส การสลายของนวเคลยสของ ยเรเนยม-238 พบวา จะม ทอเรยม-234 และอนภาคแอลฟาออกมา ทอเรยมยงสลายตอไปเปน โพรแทกทเนยม-234 และปลอยอนภาคบตาและแกมมาออกมา โพรแทกทเนยม-234 จะสลายตอไปอก เปนอนกรม จนได ตะกว-206 เปนธาตสดทายในอนกรม ซงเปน ธาตเสถยร จงไมมการสลายตอไป นอกจากอนกรมการสลายของยเรเนยม-238 พบวามอก 2 อนกรมซงเปนการสลายของธาตกมมนตรงสธรรมชาต คอ อนกรมทเรมตนดวย ยเรเนยม-235 โดยม ตะกว-207 เปนธาตสดทาย และอนกรมทเรมตนดวย ทอเรยม-232 โดยม ตะกว-208 เปนธาตสดทายในอนกรม

ในการสลายของธาต เวลาในการลดจ านวนลงครงหนงของแตละธาตจะแตกตางกน รทเทอรฟอรด และซอดด ไดตงสมมตฐานเพออธบายการสลายของธาตกมมนตรงส สรปไดดงน

1. ธาตกมมนตรงสจะสลายตวเปนธาตใหม ดวย การปลอย อนภาคแอลฟา หรอบตา ธาตใหมทไดจากการสลายนจะมสมบตทางเคมแตกตางไปจากธาตเดม และธาตใหมนอาจจะเปนธาตกมมนตรงสกได

2. การสลายตวของธาตกมมนตรงสไมขนกบสภาพแวดลอมภายนอกนวเคลยส เชน อณหภม ความดน เปนตน แตการสลายนจะเปนไปตามหลกการทางสถตทเกยวกบโอกาสและกระบวนการแบบสม คอ ทกนวเคลยสของธาตนนมโอกาสเทาๆกน ทจะสลายในชวงเวลาหนง แตบอกไมไดวานวเคลยสใดจะสลาย นอกจากนอตราการสลายของนวเคลยสของธาตกมมนตรงสขณะใดๆ จะแปรผนตรงกบจ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงสทมอยขณะนน

ถาให N เปนจ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงสทมอยขณะเวลา t

N เปนจ านวนนวเคลยสทสลายไปในชวงเวลาสนๆ t นบจากเวลา t ไดวา

หรอ

โดย เปนคาคงตวการสลาย ซงมคาขนกบชนดของนวเคลยสของธาตกมมนตรงส

ถาชวงเวลา t มคานอย (t 0) ไดวา

หรอ

ปรมาณ

บอกอตราการลดลงของจ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงส ซงกคออตราการแผรงสในขณะหนง

นนเอง เรยกปรมาณนวา กมมนตภาพ ของธาตกมมนตรงส นยมแทนดวย A ในระบบเอสไอ มหนวยเปน แบกเกอเรล (Bq)

ในทางปฏบตนยมวดเปนหนวย กร (Ci) โดย 1 Ci = 3.7 1010 Bq

สรป A =

การหากมมนตภาพของธาตกมมนตรงสอาจท าไดโดยผานรงสไปในแกสในเครองวดรงสใหแกสแตกตวเปนไอออน อตราการแตกตวเปนไอออนทวดไดขณะหนงจะแปรผนตรงกบกมมนตภาพของธาตในขณะนน

จาก

ไดวา

เมอ N0 เปนจ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงสเมอเรมพจารณา (t = 0) N เปนจ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงสทยงไมสลายตวหรอทเหลออยเมอเวลาผานไป t e เปนคาคงตวซงเทากบ 2.7182818




จาก ไดวา

จาก A =

ดงนน A =

เมอ A0 = N0 เปน กมมนตภาพเรมตน

เพราะวามวล (m) แปรผนตรงกบจ านวนนวเคลยส (N)

ดงนน m = m0 เมอ m0 เปนมวลของธาตกมมนตรงสขณะเรมตน

เลขมวลของธาตใดๆ คอ คา กรมตอโมล และ1โมล ม 6.02 1023 อะตอม แบบทดสอบ ชอ-สกล.........................................................................................ชน ม.6/............เลขท................. 62. คาคงทของการสลายตวของ ทอเรยม-232 เทากบ 1.6 10 –18 ตอวนาท ธาตนนจ านวน 464 กรม จะสลายตวกลานอะตอม

ตอวนาท ก. 1.92 ข. 2.34 ค. 2.46 ง. 3.32

63. สารกมมนตรงสกอนหนง มมวลเรมตน 1600 กรม และเมอเวลาผานไป 2 ชวโมง จะเหลอมวล 1200 กรม อยากทราบวา อก

4 ชวโมงตอมา สารกอน จะเหลอมวลเทาไร (หนวย กรม) (แนวการปญหา ใช m = m0 โดยใหหาคา e – จาก

โจทยก าหนดกอน แลวน าไปใช ในค าถาม) ก. 400 ข. 675 ค. 750 ง. 800

64. ในการส ารวจแหลงแรแหงหนง พบสารกมมนตรงสมวล 1800 กรม กอนหนง และเมอเวลาผานไป 1 ชวโมง จะเหลอมวล

1350 กรม อยากทราบวาในอดต 2 ชวโมงกอนทจะพบสารกมมนตรงสกอนน สารกอนนมมวลเทาไร ก. 2250 g ข. 2400 g ค. 2900 g ง. 3200 g



เวลาครงชวต เรยก เวลาการสลายทจ านวนนวเคลยสลดลงเหลอครงหนงของจ านวนเรมตนวา ครงชวต แทนดวย T1/2 การลดจ านวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงส ณ เวลาตางๆ เปนดงกราฟ

จาก ไดวา

2 =

T1/2 = ln 2 = 0.693

T1/2 =

เพอสะดวก จะแทน T1/2 ดวย T

และ ให t หมายถงเวลาใดๆ

จากกราฟจะไดวา N =

เมอ n =

ดงนน A =

และ m =

แบบทดสอบฟสกสนวเคลยร ชอ-สกล.........................................................................................ชน ม.6/............เลขท................. 65. ธาต A มคาคงตวการสลาย จะมคาครงชวตเทาใด

ก.

ข.

ค. ln 2

ง.

66. ธาตกมมนตรงสจ านวนหนง มกมมนตภาพ 1 ไมโครกร และมครงชวต 1000 วนาท จ านวนนวเคลยสกมมนตรงสขณะนนเปนเทาใด ( 1 กรเทากบ 3.7 1010 เบกเกอเรล) ก. 3.7 107 ข. 5.3 107 ค. 3.7 109 ง. 5.3 109

67. ธาตกมมนตรงส A มเวลาครงชวตนานเปน 2 เทาของเวลาครงชวตของธาตกมมนตรงส B ถา A และ B ตางกมกมมนตภาพเทากน จงหาอตราสวนของจ านวนอะตอมของธาต A ตอ B

ก.

ข. 2

ค.

ง. 4 68. สารกมมนตรงสชนดหนงมคากมมนตภาพ 256 กรพบวาเวลาผาน 6 นาท กมมนตภาพ ลดลงเหลอ 32 กร จงหาครงชวต

และคากมมนตภาพทเหลออยหลงจากเวลาผานไปอก 8 นาท ก. 2 นาท 2 กร ข. 2 นาท 30 กร ค. 4 นาท 8 กร ง. 4 นาท 24 กร

0 12.5

25 37.5

50 62.5

75 87.5 100

112.5

0 1 2 3 4 5 6 T1/2 2T1/2 3T1/2

N0

N0 /2

N0 /4 N0 /8

จ านวนนวเคลยส

t




69. ธาตกมมนตรงสชนดหนงมมวล 400 กรม ทเวลา 9.00 น. เมอถงเวลา 10.00 น. จะเหลอมวลเพยง 200 กรม ธาตกมมนตรงสนจะมมวลกกรมท 12.00 น. ก. 0 ข. 25 ค. 50 ง. 100

70. สารกมมนตรงสจ านวนหนงเมอทงไว 2 ชวโมง ปรากฏวา สลายตวไปจ านวน

เทา ของจ านวนเดม จงหาครงชวตของ

สารน ก. 7.5 นาท ข. 15 นาท ค. 30 นาท ง. 64 นาท

71. ไอโอดน-131 มคาคงตวของการสลายเทากบ 0.087 ตอวน ถามไอโอดน-131 อย 10 กรม ตอนเรมตน เมอเวลาผานไป 24 วน จะมไอโอดน-131 เหลออยเทาไร (ตอบในหนวย กรม) เมอ ก าหนด ln 2 = 0.693 ก. 0.63 ข. 1.25 ค. 2.50 ง. 5.00

72. ธาตชนดหนงมมวล 10 กรม ใชเวลา 20 วน จงมมวลเหลออย 2.5 กรม คาคงตวการสลายมคาเทาใด (หนวย เปน ตอวน) ก. 0.069 ข. 0.035 ค. 0.054 ง. 0.015

73. ปลอยใหธาตกมมนตรงส A จ านวน 1 หนวย สลายตวอยเปนเวลานาน 2 เทาของครงชวตไปเปนธาต B ซงเสถยร จะมธาต B เกดขนมาเปนจ านวนเทาไร (หนวย) จากการสลายของ A ในชวงเวลานน ก. 0.25 ข. 0.50 ค. 0.75

ง. 1.00 74. ในการทดลองวดปรมาณรงสจากธาตกมมนตรงสชนดหนง เมอเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวางมวลของธาตกมมนตรงสทเวลาผานไป t ใดๆ กบเวลาทผานไป t จะไดผลดงรป แสดงวาทเวลาผานไป 8 ชวโมง นบจากตอนตน ธาตกมมนตรงสนจะเหลออยกมลลกรม

ก. 6.00 ข. 6.25 ค. 6.50 ง. 6.75

t (ชวโมง)



การทอดลกเตาเปรยบเทยบกบการสลายของนวเคลยสกมมนตรงส กราฟแสดงความสมพนธของจ านวนลกเตาทเหลอกบจ านวนครงของการทอดมลกษณะเชนเดยวกบกราฟแสดงจ านวนนวเคลยสกมมนตรงสทเหลอจากการสลาย ณ เวลาตางๆ คาคงตวการสลายในการทอดลกเตาทแตมส () หมายถงโอกาสทลกเตาจะหงายหนาทแตมสนนเอง เชน คาคงตว

ของการสลายเปรยบเทยบในการทอดลกเตาทแตมส 1 หนา และ 2 หนา มคาเปน

และ

ตามล าดบ และ

เมอ t คอ จ านวนครงททอด T คอ จ านวนครงททอดแลวเหลอจ านวนลกเตาครงหนง แบบทดสอบ ชอ-สกล.........................................................................................ชน ม.6/............เลขท................. 75. ในการทดลองเปรยบเทยบการทอดลกเตากบการสลายของธาตกมมนตรงส โดยการโยนลกเตาแลวคดหนาทไมมแตมส

ออกไป ถาลกเตา 6 หนา มหนาทแตมส 2 หนา และมจ านวน 90 ลก จงหาวาถาท าการโยนลกเตาทงหมด 2 ครง โดยสถตจะเหลอจ านวนลกเตาเทาใด ก. 10 ลก ข. 30 ลก ค. 40 ลก ง. 56 ลก

76. ลกเตา 16 หนา แตมสไวหนาหนงจ านวน 100 ลก ทอดและคดลกทหงายหนาแตมสออก ทอดกครงจงจะเหลอลกเตา 50 ลก ก. 8 ข. 9 ค. 10 ง. 11

77. ในการทดลองเปรยบเทยบการทอดลกเตากบการสลายของนวเคลยสกมมนตรงส นกเรยนคนหนงใชลกเตาหลายหนาชนดเดยวกน จ านวน 200 ลก ซงมหนาทแตมสไวหนาหนง น ามาทดลองโดยการทอดแลวคดลกทหงายหนาทแตมสออก ไดผลออกมาดงกราฟ อยากทราบวาลกเตาชนดนเปนลกเตาชนดกหนา

ก. 12 ข. 16 ค. 18 ง. 24

ใบท 13



ไอโซโทป ของธาตเดยวกน เปนนวเคลยสทมจ านวนโปรตอนเทากน แตมจ านวนนวตรอนตางกน

ไอโซโทปกมมนตรงส เปนไอโซโทปของธาตทยงสลายตอไป

ไอโซโทปเสถยร เปนไอโซโทปของธาตทไมสลายตอไป ไอโซโทปของธาตเดยวกนมเลขอะตอมเทากน แตมเลข

มวลตางกน จงมสมบตทางเคมเหมอนกนแตมสมบตทางกายภาพตางกน

การวเคราะหไอโซโทปท าไดโดยการจ าแนกมวลของไอโซโทป เพราะไอโซโทปมสมบตทางกายภาพหนงทตางกน คอมมวลตางกน เครองมอทใชวดมวลคอ แมสสเปกโทรมเตอร (mass spectrometer) ซงวดมวลไดละเอยด

แมสสเปกโทรมเตอรเปนเครองมอทใชวเคราะหมวลอะตอมของธาตตางๆ โดยอาศยหลกการเคลอนทของอนภาคทมประจไฟฟาในสนามแมเหลกและสนามไฟฟา สวนประกอบทส าคญคอ สวนเรงอนภาค สวนคดเลอกความเรว และสวนวเคราะห

สวนเรงอนภาค มหนาทท าใหไอโซโทปทเปนแกสกลายเปนอนภาคทมประจไฟฟา จากนนอนภาคนจะถกเรงใหพงผานชองทท าไวและเขาไปยงสวนคดเลอกความเรว

สวนคดเลอกความเรว ประกอบดวยบรเวณทม

สนามไฟฟา และสนามแมเหลก ซงมทศตงฉากกนและตงฉากกบทศทางการเคลอนทของอนภาคทผานเขามา ดงนนแรงทกระท าตออนภาคอนเนองจากสนามทงสองจงมทศตรงขามกน ถาอนภาคมความเรวพอเหมาะขนาดของแรงอนเนองจากสนามทงสองจะมคาเทากนท าใหเกดสมดลแรง มผลใหอนภาคไมเปลยนแนวการเคลอนท และสามารถพงตรงไป

ผานชองอกชองทท าไวได เขาสสวนวเคราะห อตราเรวของ

อนภาค ไดจาก ดงนน

สวนวเคราะห ประกอบดวยบรเวณทมสนามแมเหลก

ทมทศตงฉากกบแนวการเคลอนทของอนภาค ท าใหเกดแรงเนองจากสนามแมเหลกบงคบใหอนภาคทมมวลตางกนเคลอนทเปนแนวโคงวงกลมทมรศมวงกลมตางกน ถา R เปนรศมความโคงวงกลม และ m เปนมวลของอนภาค และ เปนสนามแมเหลกในเหลกในบรเวณน จะไดวา

สมการ

ใชหามวลอะตอมของธาตตางๆ

ได R ∝ m/q (มวลอะตอมจะใชหนวย u โดย 1 u = 1.6605 10 – 27 kg)

แบบทดสอบ 78. ในเครองแมสสเปกโทรมเตอร มอนภาคทผานสวนคดเลอกความเรวเขาสสวนวเคราะห 5 ชนด คอโปรตอน

ดวเทอรอน

ทรทอน ฮเลยม-3

และแอลฟา ในสวนวเคราะหซงมสนามแมเหลกตงฉากกบแนวการ

เคลอนทของอนภาค ท าใหอนภาคเคลอนทตามแนวโคงรปวงกลม แนวการเคลอนทของอนภาคใดอยใกลกบแนวการเคลอนทของโปรตอนทสด ก. ดวเทอรอน ข. ทรทอน ค. ฮเลยม-3 ง. แอลฟา

79. บนแผนฟลมจากเครองแมสสเปกโตรมเตอร มรอยด า 3 รอย จากไอโซโทปมวล 14.0 u, 16.0 u, 17.0 u ถารอยด าซายมาจากมวลทนอยทสด และรอยนอยหางจากรอยกลาง 4.0 หนวย รอยด าขวาอยหางจากรอยด ากลางกหนวย

ก. 2.0 ข. 4.0

ค. 6.0 ง. 8.0

+ _

อนภาคจากเครองเรงอนภาค

qE

E

qvB

E

อนภาคทมความเรว

ภาพแสดงหลกการท างานของสวนวดความเรว

แผนฟลม



เสถยรภาพของนวเคลยส องคประกอบของนวเคลยสคอ โปรตอน และนวตรอน เหตใดอนภาคเหลานจงรวมตวกนอยเปนนวเคลยสได ทงทมแรงผลกทางไฟฟาระหวางโปรตอน และมแรงอะไรในนวเคลยสทยดเหนยวอนภาคเหลานไว แรงนวเคลยร นกวทยาศาสตรพบวา

ถาให R เปนรศมของนวเคลยสทมเลขมวล A จะได R A1/3

หรอ R = r0A1/3 โดย r0 วดไดประมาณตงแต 1.2 10 –15 เมตร ถง 1.5 10–15 เมตร

จากความรนท าใหทราบวานวเคลยสมขนาดเลกมาก (ประมาณ 10–15 เมตร) เมอเทยบกบรศมอะตอม (ประมาณ 10 –10 เมตร) คอนวเคลยสมขนาดเลกกวาอะตอมแสนเทา เมอนวเคลยสมขนาดเลกมากเมอเทยบกบอะตอม นวคลออนจะรวมกนอยในนวเคลยสไดตองมแรงขนาดดงดดซงมากกวาแรงผลกระหวางประจไฟฟาระหวางโปรตอน จงเรยกแรงนวาแรงนวเคลยร นวเคลยสมรศม 10–15 เมตร จงมปรมาตร 10-45 ลกบาศกเมตร และมมวล 10–27 กโลกรม ดงนนความหนาแนนของนวเคลยส มคาประมาณ 1018 กโลกรมตอลกบาศกเมตร เมอเทยบกบสารธรรมดาทมความหนาแนน 2 104 กโลกรมตอลกบาศกเมตร จะเหนวามความแตกตางกนมาก แสดงวานวคลออนอดตวกนอยหนาแนนมาก ซงแสดงวาแรงนวเคลยรตองมคามหาศาล การศกษาธรรมชาตของแรงนวเคลยร วธหนงคอ ใหพลงงานแกนวเคลยส เพอใหนวคลออนแยกจากกน พลงงานยดเหนยว เปน พลงงานทพอดท าใหนวคลออนแยกออกจากกน ตวอยาง เชน ดเทอรอนเปนนวเคลยสของธาตดวเทอเรยม เปนอนภาคทประกอบดวยโปรตอนและนวตรอนอยางละตว สามารถหาพลงงานยดเหนยวของดวเทอรอนไดจกการฉาย รงสแกมมาไปกระทบดวเทอรอน และพบวา รงสแกมมาตองมพลงงานไมนอยกวา 2.22 Mev จงจะท าใหดวเทอรอนแยกออกเปนโปรตอน และนวตรอนได มวลของโปรตอน 1 ตว คอ 1.007276 u มวลของนวตรอน 1 ตว คอ 1.008665 u ผลรวมมวลทงสองอนภาค ได 2.015941 u แตเมอรวมเปนดวเทอรอน ไดมวลดวเทอรอน เทากบ 2.013553 u มวลหายไป 0.002388 u เรยกมวลทหายไปนวา มวลพรอง แทนดวย m เมอค านวณเปนพลงงานจากความสมพนธระหวางมวลและพลงงานของไอนสไตนทวา E = mc2

ได E = (m)c2 = (0.002388 u)c2 = 0.002388 (1.6605 10 –27 kg) (2.9979 108 m/s)2 = 2.22 MeV นนคอมวลพรองคดเปนพลงงานเทากบพลงงานยดเหนยว เนองจาก มวล 1 u คดเปนพลงงานตามสตร E = mc2

ได E = (1 u) (2.9979 108 m/s)2 = (1.6605 10 –27 kg) (2.9979 108 m/s)2 = 1.4923 10–10 J =

นนคอ มวล 1 u คดเปน 931.44 MeV ถาเขยนกราฟระหวางพลงงานยดเหนยวของนวเคลยส (แกนตง) กบเลขมวล (แกนนอน) จะไดเสนกราฟเกอบเปน

เสนตรง นนคอ พลงงานยดเหนยวแปรผนตรงกบจ านวนนวคลออน ถาเราตงสมมตฐานวา นวคลออนแตละตวสงแรงนวเคลยรกระท าตอนวคลออนอนๆทเหลอทงหมด เสนกราฟจะแตกตางจากนมาก แตถาคดวาแรงนวเคลยรเปนกระท าระหวางนวคลออนทตดกนผลของกราฟจะเปนตามน จงสรปวา แรงนวเคลยรเปนแรงทกระท าระยะสนเทานน เฉพาะระหวางนวคลออนทตดกน

ถาเขยนกราฟระหวาง พลงงงานยดเหนยวตอนวคลออน (แกนตง) กบเลขมวล (แกนนอน) คาพลงงานยดเหนยวตอ นวคลออน ของธาตทมเลขมวลนอยจะเพมขนอยางรวดเรวเมอเลขมวลเพมขน และธาตทมเลขมวลระหวาง 50 – 90 พลงงาน ยดเหนยวตอนวคลออนจะมคาคอนขางคงตวเมอเลขมวลเพมขน และเมอเลขมวลมคาเกนกวานพลงงานดงกลาวจะคอยๆลดลง ธาตทมพลงงานยดเหนยวตอนวคลออนมากกวาจะท าใหนวเคลยสแตกตวเปนนวคลออนไดยากกวา คอมเสถยรภาพสงกวา

ใบท 14



แบบทดสอบ ชอ-สกล.........................................................................................ชน ม.6/............เลขท................. 80. ขอใดตอไปนอธบายธรรมชาตของแรงนวเคลยรไดถกตองทสด

ก. เปนแรงระยะสน, ดงดด, ขนกบประจไฟฟา ข. เปนแรงระยะยาว, ผลก, ไมขนกบประจไฟฟา, และมขนาดใหญกวาแรงไฟฟามาก ค. เปนแรงระยะยาว, ผลก, ขนกบประจไฟฟา ง. เปนแรงระยะสน, ดงดด, ไมขนกบประจไฟฟา และมขนาดใหญกวาแรงไฟฟามาก

81. ถาตองการเปลยนมวล 2 กโลกรม ใหเปนพลงงานทงหมด จะไดพลงงานเทาไร (จล)

ก. 9 1016 ข. 9 1020 ค. 18 1016 ง. 18 1020

82. ถานวเคลยสของธาต A มมวล 4.0020 u และนวเคลยสของธาต A นประกอบขนดวยโปรตอน และนวตรอนอยางละ 2 ตว (มวลโปรตอน = 1.0073 u, มวลของนวตรอน = 1.0087 u, มวล 1 u เทยบเทากบพลงงาน 930 MeV) พลงงานยดเหนยวตอนวคลออนของธาต A มคาก MeV ก. 2 ข. 7 ค. 14 ง. 28

83. นวเคลยส มมวลอะตอม 19.9924334 u จะมพลงงานยดเหนยวตอนวคลออนก MeV

ก. 160.652 ข. 16.065 ค. 8.033 ง. 5.355

84. จงค านวณหาคาพลงงานนอยทสด (หนวย MeV) ในการแยกเอาอนภาคนวตรอนหนงตวออกจากนวเคลยสของธาต

ก าหนด มวล = 39.962589 u, มวล = 38.970691, มวล = 1.008665 u, มวล 1 u เทยบเทา 931.5

MeV ก. 12.6 ข. 13.6 ค. 14.6 ง. 15.6



ปฏกรยานวเคลยร คอ กระบวนการทนวเคลยสเปลยนแปลงองคประกอบหรอระดบพลงงาน

ในทกสมการปฏกรยานวเคลยร ผลบวกของเลขอะตอมทงกอนและหลงปฏกรยาจะตองเทากน ซงแสดงวา ประจไฟฟารวมมคาคงตว และ ผลบวกของเลขมวลกอนและหลงปฏกรยาจะตองเทากน ซงแสดงวา จ านวนนวคลออน รวมกอนและหลงปฏกรยาจะตองคงตว

ส าหรบการชนกนระหวางนวเคลยสกบนวเคลยส หรอระหวางนวเคลยสกบอนภาค อาจเขยนปฏกรยาไดเปน X + a Y + b หรอ X (a.b) Y โดยท

X แทนนวเคลยสทเปนเปา a แทนอนภาคทพงเขาชนเปา b แทนอนภาคทเกดขนใหมหลงการชน Y แทนนวเคลยสของธาตใหมทเกดขนหลงการชน และ เรยกปฏกรยานวา ปฏกรยา (a,b) ของนวเคลยส X เชน

จะเรยก ปฏกรยา (a,b) ของ

ปฏกรยานวเคลยร มทงการสลายทเกดขนเองของธาตกมมนตรงส และการแตกตวของธาตเสถยรเมอเกดอนภาคพงชน ปฏกรยาประเภทหลง ท าใหทราบองคประกอบของนวเคลยส ท าใหสามารถผลตไอโซโทปของธาตทไมมในธรรมชาต เชน

โดยการยงนวตรอนไปชนแพลทนม-196 ดงสมการ

และท าใหไดนวเคลยสของธาตใหม เชน ท าใหปรอทเปนทองค า ดงสมการ

ถาปฏกรยานวเคลยรใดมมวลรวมกอนปฏกรยามคานอยกวามวลรวมหลงปฏกรยา แสดงวาจะตองใชพลงงานท าใหเกดปฏกรยาเทากบ คาพลงงานทไดจากการเทยบผลตางของมวลกอนหลงปฏกรยาเปนพลงงาน

อาจเขยนเปนสมการ เชน

ถาปฏกรยานวเคลยรใดมมวลรวมกอนปฏกรยามคามากกวามวลรวมหลงปฏกรยา แสดงวาการเกดปฏกรยาจะปลอยพลงงานออกมาเทากบ คาพลงงานทไดจากการเทยบผลตางของมวลกอนหลงปฏกรยาเปนพลงงาน อาจเขยนเปนสมการ เชน

พลงงานทเกดจากปฏกรยานวเคลยรเรยก พลงงานนวเคลยร ซงพลงงานนอาจอยในรปพลงงานจลนของอนภาคหรอในรปคลนแมเหลกไฟฟา แบบทดสอบ ชอ-สกล...................................................................ชน ม.6/...........เลขท............

85. ส าหรบปฏกรยา

ไดวา X แทนอนภาคใด

ก. อเลกตรอน ข. แอลฟา ค. โปรตอน ง. นวตรอน

ใบท 15



86. จากปฏกรยานวเคลยร

ไดวา X แทนอนภาคใด

ก. อเลกตรอน ข. โปรตอน ค. ดวเทอรอน ง. ทรทอน

87. ในปฏกรยา (n, ) ของนวเคลยส นวเคลยสทเกดใหมคอนวเคลยสของธาตใด

ก.

ข.

ค.

ง.

88. จากปฏกรยานวเคลยร

พบวาพลงงานทเกดขนคอ 2.79 MeV จงหา

มวลของ Li ในหนวย u (ก าหนด มวลของ โบรอน-10 เทากบ 10.01294 u มวลของนวตรอนเทากบ 1.00866 u และมวลของฮเลยม-4 เทากบ 4.00260 u โดยท มวล 1 u เทยบเทากบพลงงาน 930 MeV) ก. 7.00000 u ข. 7.01600 u ค. 7.02000 u ง. 7.03100 u

89. ในปฏกรยานวเคลยร

จะคายหรอดดกลนพลงงานเปนจ านวนเทาใด (ก าหนดให มวล

ของลเธยม-7 เทากบ 7.0160 u มวลของโปรตอนเทากบ 1.00794 u มวลอนภาคแอลฟาเทากบ 4.0026 u และมวล 1 u เทยบเทากบพลงงาน 930 MeV) ก. คาย 17 MeV ข. คาย 4 MeV ค. ดดกลน 17 MeV ง. ดดกลน 4 MeV

90. ปฏกรยานวเคลยร

อนภาคแอลฟามพลงงานจลน 10 MeV นวตรอนจะ

มพลงงานจลนประมาณเทาไร ก าหนดใหมวลอะตอมของ = 9.012186 u มวลอะตอมของ

= 12.000000 u มวลอะตอมของ

= 4.002604 u มวลของนวตรอน = 1.008665 u และมวล 1 u เทยบเทาพลงงาน 931 MeV ก. 4.3 MeV ข. 5.7 MeV ค. 10.0 MeV ง. 15.7 MeV



ฟชชน เปนปฏกรยาทนวเคลยสของธาตหนก แตกตวเปนนวเคลยสขนาดเลกกวา

ในการศกษาฟชชนของยเรเนยม พบวา นวเคลยสทไดจากการแตกตวนนมมากกวา 40 ค ซงนวเคลยสเหลานตางมเลขอะตอมระหวาง 30 ถง 63 และเลขมวลอยระหวาง 72 ถง 158 และทส าคญมนวตรอนทมพลงงานสงเกดขนทกครงทนวเคลยสแตกตว โดยเฉลยประมาณ 2 ถง 3 ตว ถาท าใหนวตรอนทเกดขนจากฟชชนของยเรเนยม มพลงงานนอยลงในระดบเหมาะสม (1 eV หรอนอยกวา ส าหรบฟชชนของยเรเนยม-235 1 MeV ขนไป ส าหรบ ยเรเนยม-238) แลวพงชนยเรเนยมทอยใกลเคยง ฟชชนกจะเกดตอไปได การเกดฟชชนตอเนอง มผลใหนวเคลยสของยเรเนยมแตกตวอยางตอเนอง เรยกวา ปฏกรยาลกโซ ปฏกรยาทเกดขนอยในชวงเวลาทส นมากพลงงานทไดจงมคามหาศาล เฟรมเปนนกฟสกสคนแรกทสามารถควบคมอตราการเกดปฏกรยาลกโซได โดยควบคมจ านวนและพลงงานของนวตรอนทจะท าใหเกดฟชชน

เครองปฏกรณนวเคลยร เปนอปกรณทผลตพลงงานนวเคลยรทสามารถควบคมอตราการเกดฟชชนและปฏกรยาลกโซได ฟวชน เปนปฏกรยาทเกดจากการหลอมรวมนวเคลยสของธาตเบาสองธาต แลวท าใหเกดนวเคลยสทหนกกวาเดมและมการปลอยพลงงานนวเคลยรออกมา ฟวชนของไฮโดรเจน คอแหลงพลงงานของดาวฤกษตางๆ โดยเฉพาะดวงอาทตยทประกอบดวยไฮโดรเจนและฮเลยมเปนสวนใหญ โดยมสมการดงน

โดยเรยกอนภาค

ทไดวา โพซตรอน และพลงงาน 26 MeV ไดมาจากมวลทหายไป

บนโลกฟวชนของไฮโดรเจนเกดขนในหองปฏบตการเทานน โดยเปนฟวชนของดวเทอรอนดงสมการ

และ

โดยปฏกรยาทงสองมโอกาสเกดเทาๆกน และเมอดวเทอรอนพงชนทรทอนทเกดจากปฏกรยาแรก พรอฮเลยม-3 ทเกดจากปฏกรยาทสอง กจะเกดฟวชนดงสมการ

และ

รวมฟวชนของดวเทอรอน 6 ตวเทากบ 43.2 MeV

ดวเทอรอนในโลกมมาก ดงนนฟวชนของดวเทอรอนจะท าใหมนษยมพลงงานใชไปเปนเวลานาน แตปญหาทนกวทยาศาสตรก าลงคนควาวจยอยคอ วธผลตพลงงานจากฟวชนทสามารถควบคมและน าไปใชประโยชนได แบบทดสอบ ชอ-สกล...................................................................ชน ม.6/...........เลขท............ 91. พลงงานทถกปลดปลอยออกจากฟวชนของนวเคลยสของธาตดวเทอเรยมสองตวจะมคาเทาไร (หนวย MeV) ก าหนด มวล

= 2.014102 u มวล

= 4.002603 u

ก. 23.85

ข. 24.56

ค. 25.74

ง. 26.83

92. จากการค านวณพบวาในน าทะเลหนงลตร ประกอบดวยโมเลกลของน าจ านวน 3.3 1023

โมเลกล และพบวาในทกๆ 6600 โมเลกลจะมดวเทอเรยมอย 1 อะตอม เมอน าดวเทอเรยมทงหมดทมอยในน าหนงลตรมาท าฟวชนดงสมการ

จะมพลงงานปลดปลอยมาทงหมดกเมกะจล ก. 0.48

ข. 6.6

ค. 13.2

ง. 26.4

93. ฟชชนของธาตชนดหนง ใหมวลรวมของธาตหลงปฏกรยาลดลง 0.025 u จะตองเกดฟชชนกครงตอวนาท จงจะใหก าลง 930 วตต (ก าหนด 1 u = 930 MeV และ 1 MeV = 1.6 10

–13 J)

ก. 2.5 1014

ข. 5.0 1014

ค. 7.5 1014

ง. 1.0 1015

ใบท 16

สาระฟิสิกส์ม. 6 ห้องเรียน ปกติ...

Documents