Radiální elektrostatick é pole Coulombův zákon

1. Radiální elektrostatické pole Coulombův zákon V každém bodě působí na těleso síla směřující do (od) středu elektrostatického pole, přímo úměrná elektrickému náboji těles a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti Intenzita elektrostatického pole Q q

2. Radiální elektrostatické pole Coulombův zákon Potenciální energie je přímo úměrná elektrickému náboji těles a nepřímo úměrná vzdálenosti. Záporná hodnota znamená, že soustava je stabilní, při přenesení nábojů z nekonečna se uvolňuje energie Q q

3. + + + + + + + + + + + + + + + d - - - - - - - - - - - - - - - Homogenní elektrostatické pole V každém bodě působí na těleso síla stejného směru, úměrná náboji tělesa ... intenzita elektrostatického pole ... elektrický náboj, e = 1,602.10-19 C Realizace homogenního elst. pole Pole mezi dvěma rovnoběžnými deskami nabitými opačnými náboji V přiblížení malá oblastobecného elst. pole

4. + + + + + + + + + + + + + + + d - - - - - - - - - - - - - - - Homogenní elektrostatické pole Práce potřebná na přenesení náboje z jedné desky na druhou U ... elektrické napětí [U] = V Volt

5. Homogenní elektrostatické pole • W = QU • W = 1,602.10-19 C .1 V = 1,602.10-19 J • W = QU • W = 1 e . 1 V = 1 eV Jakou energii získá elementární náboj urychlený napětím U= 1 V ? 1 eV = 1,602.10-19 J 1 J = 1/1,602.10-19 eV = 6,242.1018 eV

6. Homogenní elektrostatické pole • W =Eelst= QU=eU Jakou rychlost získá elektron urychlený napětím U= 100 V ?

7. Homogenní elektrostatické pole • W =Eelst= QU=eU Jakou rychlost získá elektron urychlený napětím U= 300 kV ? Nesprávný výsledek v důsledku použití nerelativistického vzorce pro kinetickou energii, rychlost nemůže být větší než rychlost světla ve vakuu c= 3.108 m/s !

8. Silové působení homogenního elektrostatického pole na elektrostatický dipól Elektrostatický dipól Tvořen dvojicí opačných nábojů Výsledná síla je nulová → přímočará trajektorie Výsledný moment sil závisí na orientaci, natáčí dipól ve směru minimalizace energie + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -

9. Silové působení nehomogenníhoelektrostatického pole na elektrostatický dipól Elektrostatický dipól Intenzita pole je prostorově proměnná Výsledná síla je obecně nenulová → obecná trajektorie Výsledný moment sil závisí na orientaci, natáčí dipól ve směru minimalizaceenergie + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -

10. Radiální elektrostatické pole • Celková energie elektronu je dána součtem elektrostatické potenciální a kinetické energie elektronu Klasická fyzika – stabilní eliptická dráha Elektrostatická síla plní funkci dostředivé síly • Vázaný stav musí mít celkovou energii zápornou

11. Radiální elektrostatické pole • Kvantová fyzika • Trajektorie  hustota pravděpodobnosti  orbital • Deterministická vzdálenost elektronu od jádra  střední vzdálenost elektronu od jádra pro daný orbital • Diskrétní orbitaly  diskrétní energetické hladiny • Kinetická energie - obsažena v energetických hladinách, nelze současně určit polohu a rychlost Klasická fyzika – stabilní kruhová dráha Vzdálenost elektronu od jádra může být libovolná Rychlost pohybu je dána rovností elektrostatické a dostředivé síly

12. n=  • n= 4 • n= 3 • n= 2 • n= 1 Radiální elektrostatické pole • R ... Rydbergova konstanta • h ... Planckova konstanta Kvantový popis hladin atomu vodíku Diskrétní energetické hladiny určené hlavním kvantovým číslem n Přechod mezi dvěma hladinami

13. n=  • n= 4 • n= 3 • n= 2 • n= 1 Radiální elektrostatické pole Přechody mezi energetickými hladinami Přechod na vyšší hladinu  excitace Přechod na nižší hladinu  deexcitace Uvolnění elektronu z elektronového obalu  ionizace Zachycení volného elektronu  záchyt,absorbce elektronu • excitace • deexcitace • ionizace • absorbce

14. R=3,29.1015Hz ... Rydbergovakonst. • h =6,626.10-34Js ... Planckovakonst. Kvantování hladin atomu vodíku • Počáteční hladina ... n=1 • Konečná hladina ... m= .... ionizace Určete ionizační energii atomu vodíku