TheAtom und elektromagnetische Strahlung
Grundlegende subatomare Partikel
| Partikel | Symbol | Ladung | Masse | |
| Elektron | e- | -1 | 0,0005486 amu | |
| Proton | p + | +1 | 1.007276 amu | |
| Neutron | nein | 0 | 1.008665 amu | |
Die Anzahl der Protonen, Neutronen und Elektronen in einem Atom können bestimmt werden aus einer Reihe von einfachen Regeln.
- Die Anzahl der Protonen im Atomkern entspricht der Ordnungszahl (Z).
- Die Anzahl der Elektronen in einem neutralen Atom entspricht der Anzahl der Protonen.
- Die Massenzahl des Atoms (M) entspricht der Summe der Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern.
- Die Anzahl der Neutronen entspricht der Differenz zwischen der Massenzahl des Atoms (M) und der Ordnungszahl (Z).
Beispiele: Sei „s Bestimmen Sie die Anzahl der Protonen, Neutronen und Elektronen in den folgenden Isotopen.
| 12C | 13C | 14C | 14N |
Die verschiedenen Isotope eines Elements sind identifiziert durch Schreiben der Massenzahl des Atoms in die obere linke Ecke des Symbols für das Element. 12C, 13C und 14Care Isotope von Kohlenstoff (Z = 6) und enthalten daher sechs Protonen. Wenn die Atome neutral sind, müssen sie auch sechs Elektronen enthalten. Der einzige Unterschied zwischen diesen Isotopen besteht in der Anzahl der Neutronen im Kern. 12C: 6 Elektronen, 6 Protonen und 6 Neutronen 13C: 6 Elektronen, 6 Protonen und 7 Neutronen
p> 14C: 6 Elektronen, 6 Protonen und 8 Neut rons
Übungsaufgabe 1:
Berechnen Sie die Anzahl der Elektronen in den Cl- und Fe3 + -Ionen.
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Elektromagnetische Strahlung
Vieles, was über die Struktur der Elektronen in einem Atom bekannt ist, wurde durch Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Materie und verschiedenen Formen elektromagnetischer Strahlung erhalten. Elektromagnetische Strahlung hat einige der Eigenschaften von Aparticle und einer Welle.
Partikel haben eine bestimmte Masse und nehmen Platz ein. Wellen haben keine Masse und doch tragen sie Energie, wenn sie durch den Raum reisen. Wellen haben neben ihrer Fähigkeit, Energie zu transportieren, vier weitere charakteristische Eigenschaften: Geschwindigkeit, Frequenz, Wellenlänge und Amplitude. Die Frequenz (v) ist die Anzahl der Wellen (oder Zyklen) pro Zeiteinheit. Die Frequenz der Welle wird in Einheiten von Zyklen pro Sekunde (s-1) oder Hertz (Hz) angegeben.
Die idealisierte Zeichnung einer Welle in der folgenden Abbildung zeigt die Definitionen von Amplitude und Wellenlänge. Die Wellenlänge (l) ist der kleinste Abstand zwischen sich wiederholenden Punkten auf der Welle. Die Amplitude der Welle ist der Abstand zwischen dem höchsten (oder niedrigsten) Punkt der Welle und dem Schwerpunkt der Welle.
Wenn wir die Frequenz (v) einer Welle in Zyklen nacheinander und die Wellenlänge (l) in Metern messen, wird die Das Produkt dieser beiden Zahlen hat die Einheiten von Metern pro Sekunde. Das Produkt der Frequenz (v) mal der Wellenlänge (l) der Welle ist daher die Geschwindigkeit (en), mit der sich die Welle durch den Raum bewegt.
vl = s
Übungsaufgabe 2:
Wie schnell ist eine Welle mit einer Wellenlänge? von 1 Meter und einer Frequenz von 60 Zyklen pro Sekunde?
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Übungsaufgabe 3:
Orchester in den USA stimmen ihre Instrumente auf ein „A“ mit einer Frequenz von 440 Zyklen pro Sekunde ab. oder 440 Hz. Wenn die Schallgeschwindigkeit 1116 Fuß pro Sekunde beträgt, wie hoch ist die Wellenlänge dieser Note?
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Licht und andere Formen elektromagnetischer Strahlung
Licht ist eine Welle mit sowohl elektrischer als auch elektrischer Strahlung magnetische Komponenten. Es ist daher eine Form der elektromagnetischen Strahlung.
Sichtbares Licht enthält das schmale Band von Frequenzen und Wellenlängen in dem Teil des elektromagnetischen Spektrums, den Ihre Augen erfassen können. Es enthält Strahlung mit Wellenlängen zwischen etwa 400 nm (violett) und 700 nm (rot). Weil es hell ist, wird Licht gebogen, wenn es in ein Glasprisma eintritt. Wenn das Weißlicht auf ein Prisma fokussiert wird, werden die Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich stark gebogen und das Licht in ein Farbspektrum umgewandelt. Ausgehend von der Seite des Spektrums, wo das Licht um den kleinsten Winkel gebogen wird, sind die Farben rot, orange, gelb, grün, blau und violett.
Wie aus dem folgenden Diagramm ersichtlich, nimmt die vom Licht übertragene Energie zu, wenn wir über das sichtbare Spektrum von Rot nach Blau wechseln.
Da die Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung bis zu 40 m oder bis zu 10-5 nm betragen kann, ist das sichtbare Spektrum nur ein kleiner Teil des gesamten Bereichs der elektromagnetischen Strahlung.
Das elektromagnetische Spektrum umfasst Radio- und Fernsehwellen, Mikrowellen, Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett, Röntgenstrahlen, g- Strahlen und kosmische Strahlen, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Diese unterschiedlichen Strahlungsformen bewegen sich alle mit Lichtgeschwindigkeit (c). Sie unterscheiden sich jedoch in ihren Frequenzen und Wellenlängen. Das Produkt der Frequenz mal der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ist immer gleich der Lichtgeschwindigkeit. Infolgedessen hat elektromagnetische Strahlung mit einer langen Wellenlänge eine niedrige Frequenz. und Strahlung mit einer hohen Frequenz hat eine kurze Wellenlänge.
Übungsaufgabe 4:
Berechnen Sie die Frequenz von rotem Licht mit einer Wellenlänge von 700,0 nm, wenn die Lichtgeschwindigkeit 2,998 x beträgt 108 m / s.
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