ហ្វូតុង ស្ពិក និងគ្រាក់

ស្រមៃថាគេបាញ់គ្រាប់តូចៗមកលើជញ្ជាំង ។ បើគេបាញ់តែប៉ុន្មានគ្រាប់ ជញ្ជាំងទទួលបានគ្រាប់មួយៗ ដាច់ៗពីគ្នា ។ វាមិនទទួលបាន «ទឹកហូរបន្ត» ដែលចែកជាបំណែកតូចជាងគ្រាប់បានទេ ។ ពន្លឺក៏ដូច្នេះ ៖ ថាមពលរវាងរូបធាតុ និងកាំរស្មីពន្លឺ ផ្លាស់ប្តូរជាបរិមាណដាច់ៗពីគ្នា ។ បរិមាណមួយៗនោះហៅថា ហ្វូតុង ។

នៅមេរៀនទី ២ (ទ្រមង់អាតូម) ពិសោធន៍ [UNCLEAR: ២ ពាក្យ] អគ្គិសនី អាចឱ្យគេសន្និដ្ឋានថា ពន្លឺមានជាកម្ទេចតូចៗ ហៅថា ហ្វូតុង ។

លោកអាញស្តាញបកស្រាយផលហ្វូតូអគ្គិសនី ដោយប្រមូលសម្មតិកម្មបី ៖

១. ថាមពលចែកជាដុំៗ ។ បញ្ហាថាមពលរវាងរូបធាតុ និងកាំរស្មីពន្លឺ ធ្វើឡើងដោយបរិមាណដាច់ៗពីគ្នា ។ ដូច្នេះបញ្ហានេះជាបញ្ហាដាច់ៗ ។

២. ហ្វូតុងមានល្បឿនពន្លឺ ។ កាំរស្មីពន្លឺជាសំណុំនៃហ្វូតុងជាច្រើន ដែលនាំមកនូវថាមពលជាដុំៗ និងផ្លាស់ទីដោយល្បឿនស្មើនឹងល្បឿនពន្លឺ ។

៣. ត្រូវការកម្មន្តដើម្បីដកអេឡិចត្រុង ។ ការបញ្ចេញអេឡិចត្រុងចេញពីលោហៈ ត្រូវការចាំបាច់នូវថាមពលហ្វូតុងដែលបំពេញកម្មន្តទាញយកអេឡិចត្រុងរបស់លោហៈ ។

លោកអាញស្តាញបង្ហាញឱ្យឃើញថា « [UNCLEAR: សម្តីដកស្រង់ — អក្សរមិនច្បាស់] » ។

ហ្វូតុងមួយសាមញ្ញណាស់ ៖ គ្មានបន្ទុកអគ្គិសនី គ្មានម៉ាស ហើយផ្លាស់ទីដោយល្បឿនពន្លឺ $c$ ជានិច្ច ។ អ្វីដែលវានាំមកគឺ ថាមពល ។ ដោយសារវាគ្មានម៉ាស វាមិនអាចឈប់នៅស្ងៀមបានទេ ។ ដោយសារវាគ្មានបន្ទុក វាមិនរងកម្លាំងអគ្គិសនី ឬកម្លាំងម៉ាញេទិចផ្ទាល់ទេ ។

ថាមពលនោះធំ ឬតូចតាម ប្រេកង់ $f$ នៃពន្លឺ ។ ពន្លឺស្វាយអ៊ុលត្រាមានប្រេកង់ខ្ពស់ ដូច្នេះហ្វូតុងរបស់វាមានថាមពលខ្ពស់ ។ ពន្លឺក្រហម និងអាំងហ្វ្រារ៉េដមានប្រេកង់ទាប ដូច្នេះហ្វូតុងរបស់វាមានថាមពលទាប ។

ការដើរលើផ្លូវដែលមានភក់ ហើយឃើញពណ៌ឥន្ទធនូនៅលើខ្នងរថយន្ត គឺជាការបំបែកពន្លឺសដោយស្រួលបំផុត ។ ស្ពិកត្រូស្កូបធ្វើការងារដូចគ្នា តែច្បាស់ជាង ៖ វាបំបែកពន្លឺជាពណ៌ ហើយឱ្យយើងអានជំហានរលកនីមួយៗ ។

មានការដំឡើងពីរយ៉ាង ៖

• ដោយព្រីស ។ សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរនៃព្រីសប្រែប្រួលតាមជំហានរលក ។ ដូច្នេះពណ៌នីមួយៗចេញពីព្រីសដោយមុំខុសៗគ្នា ។
• ដោយសំណាញ់ ។ ពន្លឺឆ្លងកាត់សំណាញ់ឆ្លុះបញ្ចាំង ហើយបំបែកជាពណ៌ដោយឌីផ្រាក់ស្យុង ។

ការដំឡើងតាមរូបទី ៤.៥ (ទំព័រ ២៣៨) ៖ ប្រភពពន្លឺ → កងចង្កៀង → រន្ធតូច → ព្រីស → ឧបករណ៍ (កែវ) → សំណាញ់ → អេក្រង់ ។

• ស្ពិកបន្ត ។ អំពូលអគ្គិសនីដែលចរន្តឆ្លងកាត់ខ្លាំង (សីតុណ្ហភាពខ្ពស់) បញ្ចេញពន្លឺស ។ ស្ពិករបស់វាជាបន្ត ៖ មានពណ៌គ្រប់ពណ៌ ដោយគ្មានឆ្នូត ។ បើចរន្តខ្សោយ (សីតុណ្ហភាពទាប) ពន្លឺកាន់តែក្រហម ហើយស្ពិកកាន់តែស្រអាប់នៅខាងស្វាយ ។
• ស្ពិកខ្សែ ។ ចំហាយដែលមានសម្ពាធខ្ពស់ ឧស្ម័ន ឬអំពូលបូរីដដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ បញ្ចេញកាំរស្មីជាស្ពិកខ្សែ ៖ ឆ្នូតភ្លឺដាច់ៗ នៅលើផ្ទៃខ្មៅ ។
• ស្ពិកបញ្ចេញ ។ ស្ពិកខ្សែរបស់អំពូលចំហាយសូដ្យូម (ឆ្នូតលឿង និងខៀវ) និងរបស់អំពូលចំហាយបារ៉ូត (ឆ្នូតក្រហម លឿង ខៀវ ស្វាយ) ។ ស្ពិកនីមួយៗជាស្ពិកបញ្ចេញ ។
• ស្ពិកស្រូប ។ ពន្លឺសឆ្លងកាត់ចំហាយត្រជាក់ បាត់បង់ពណ៌ខ្លះ ។ ស្ពិកក្លាយជាស្ពិកបន្តដែលមានឆ្នូតខ្មៅ ។

យើងដំឡើងឧបករណ៍ដូចរូបទី ៤.៥ ប៉ុន្តែបន្ថែមចំហាយសូដ្យូមនៅចន្លោះព្រីស និងសំណាញ់ ។ នៅក្រោមបាច់ពន្លឺដែលចេញពីដង្កៀប មានអណ្ដាតភ្លើងនៃចំហាយប៊ូនស៊ីន ដែលធ្វើឱ្យសូដ្យូមក្លាយជាចំហាយ ។

លទ្ធផល ៖ កាលណាចំហាយសូដ្យូមឆ្លងកាត់បាច់ពន្លឺ នោះលេចចេញឆ្នូតខ្មៅមួយនៅក្នុងផ្ទៃស្ពិកពណ៌លឿង ។ គេសង្កេតឃើញស្ពិកស្រូបដែលមានឆ្នូតខ្មៅតែមួយ ។ ជំហានរលកនៃឆ្នូតស្រូបស្មើនឹងជំហានរលកនៃឆ្នូតបញ្ចេញ ។

មូលហេតុ ៖ អាតូមសូដ្យូមអាចស្រូបតែហ្វូតុងដែលមានថាមពលស្មើនឹងផលសងថាមពលរវាងនីវ៉ូពីររបស់វាប៉ុណ្ណោះ ។ ហ្វូតុងនោះជាហ្វូតុងដែលវាបញ្ចេញបានដែរ កាលណាវាត្រឡប់ចុះមកនីវ៉ូទាប ។ ដូច្នេះឆ្នូតស្រូប និងឆ្នូតបញ្ចេញស្ថិតនៅជំហានរលកដូចគ្នា ។

ស្រមៃថាអ្នកឡើងជណ្តើរ ។ អ្នកឈរបានតែលើកាំជណ្តើរ មិនអាចឈរនៅចន្លោះកាំបានទេ ។ អាតូមក៏ដូច្នេះ ៖ ថាមពលរបស់វាស្ថិតនៅតម្លៃដាច់ៗ ហៅថា នីវ៉ូថាមពល ។ កម្រិតទាបជាងគេហៅថា កម្រិតគ្រឹះ ។ កម្រិតខ្ពស់ជាងហៅថា កម្រិតរំភើប ។

ដើម្បីឡើងពីកាំមួយទៅកាំមួយទៀត អ្នកត្រូវលើកជើងឱ្យខ្ពស់ពិតប្រាកដ ។ អាតូមក៏ដូច្នេះ ៖ វាស្រូបហ្វូតុងដែលមានថាមពលស្មើនឹងផលសងរវាងនីវ៉ូទាំងពីរ ។ ហ្វូតុងតូចពេក ឬធំពេក មិនត្រូវបានស្រូបទេ ។

ប្រូតុង និងណឺត្រុង មិនមែនជាភាគល្អិតមូលដ្ឋានទេ ។ ពួកវាជាហាដ្រុង ហើយហាដ្រុងផ្សំពីភាគល្អិតតូចជាង ហៅថា ក្វាក ។ ប្រូតុងមួយផ្សំពីក្វាកបី ៖ អឹបពីរ និងដោនមួយ ($uud$) ។ ណឺត្រុងផ្សំពី អឹបមួយ និងដោនពីរ ($udd$) ។

បន្ទុករបស់ក្វាកជាប្រភាគនៃ $e$ ៖ អឹប $+\frac{2e}{3}$ ដោន $-\frac{e}{3}$ ។ បូកបីភាគបញ្ចូលគ្នាបានបន្ទុកពេញលេញ ៖ $+e$ សម្រាប់ប្រូតុង និង $0$ សម្រាប់ណឺត្រុង ។ នេះជាហេតុផលដែលប្រូតុងមានបន្ទុក $+e$ តែណឺត្រុងគ្មានបន្ទុក ។

ហ្វូតុងមួយ គឺជាភាគល្អិតមួយដែលមិនមានបន្ទុកអគ្គិសនី ម៉ាសស្មើនឹងសូន្យ ផ្លាស់ទីដោយល្បឿន ដែលជាល្បឿននៃពន្លឺ និងនាំមកជាមួយនូវថាមពលកើតចេញ $E$ ។

លក្ខណៈបីដែលត្រូវចាំ ៖ គ្មានបន្ទុក, គ្មានម៉ាស, មានល្បឿន $c$ ជានិច្ច ។ អ្វីដែលវានាំមកគឺថាមពល $E=hf$ ។

ស្ពិកដែលបង្កើតដោយអំពូលអគ្គិសនីនីមួយៗ ផ្សំដោយឆ្នូតពណ៌ជាច្រើន ដែលលេចចេញលើផ្ទៃខ្មៅ បង្កើតបានជាស្ពិកដាច់ៗ ដែលហៅថា ស្ពិកឆ្នូត ។

ស្ពិកឆ្នូតជាស្ពិករបស់អាតូម ៖ ឆ្នូតនីមួយៗជាកាំរស្មីដែលបញ្ចេញដោយអាតូមនោះ ។ ដូច្នេះស្ពិកខ្សែជា «ឡាយព្រលឹង» របស់ធាតុ ។

លីបតុន គឺជាដែននៃភាគល្អិតដែលក្នុងនោះមាន អេឡិចត្រុង ប៉ូស៊ីត្រុង នឺត្រីណូ និងអង់ទីភាគល្អិតគុលរបស់វា ។ [UNCLEAR: ចុងប្រយោគ — អានបានតែ «...គុលរបស់វា ។»]

លីបតុនមិនផ្សំពីក្វាកទេ ។ ដូច្នេះអេឡិចត្រុងជាភាគល្អិតមូលដ្ឋាន ។

គេចែកហាដ្រុងជាពីរប្រភេទ គឺបារីយ៉ុង និងមេសុង ។

ហាដ្រុងជាភាគល្អិតដែលផ្សំពីក្វាក ។ ដោយសារក្វាកមានបន្ទុកប្រភាគ ហាដ្រុងអាចមានបន្ទុក $+e$, $0$ ឬ $-e$ តែមិនអាចមានបន្ទុក $+\frac{e}{3}$ ទេ ។

មេសុង គឺជាដែននៃភាគល្អិតដែលមានម៉ាសស្ថិតនៅចន្លោះម៉ាសអេឡិចត្រុង និងម៉ាសប្រូតុង ។ មេសុងរលាយទៅជាលីបតុន និងហ្វូតុង ។

មេសុងផ្សំពីក្វាកមួយ និងអង់ទីក្វាកមួយ ។

បារីយ៉ុង គឺជាដែននៃភាគល្អិតដែលមានម៉ាសស្មើនឹង ឬធំជាងម៉ាសប្រូតុង ។ បារីយ៉ុងស្ថិតក្នុងចំណាត់ថ្នាក់ប្រូតុង ។ គ្រប់ហាដ្រុងទាំងអស់ លើកលែងប្រូតុង អេឡិចត្រុង នឺត្រីណូ និងអង់ទីភាគល្អិតគុលរបស់វា សុទ្ធតែមិនស្ថិតលំនឹង (វិទ្យុសកម្ម) ។ ហាដ្រុងមិនស្ថិតលំនឹង កាលណាវានៅដាច់ពីគ្នា ។ ហាដ្រុងមានលំនឹងស្មើ កាលណាវានៅជិតៗគ្នា ។ (ប្រយោគស្តីពីស្ថិរភាពនេះអានមិនច្បាស់ក្នុងស្កេន ។ / The printed line about stability is unclear in the scan.)

បារីយ៉ុងផ្សំពីក្វាកបី ។ ប្រូតុង និងណឺត្រុងជាបារីយ៉ុង ។

អាតូមមួយមានថាមពល $E$ ដែលជាផលបូកនៃបីផ្នែក ៖

• ថាមពលប៉ូតង់ស្យែលអន្តរកម្មអគ្គិសនី
• ថាមពលស៊ីនេទិចរបស់អេឡិចត្រុង ដែលមានចលនាជុំវិញនុយក្លេអុង
• ថាមពលក្នុងនៃនុយក្លេអុង

ឯកតា ៖ ជូល (J) ឬ អេឡិចត្រុងវ៉ុល (eV) ។ $1\mathrm{eV}=1.6\times 10^{-19}\mathrm{J}$ ។

នៅក្នុងរូបមន្ត $E_n=-\frac{E_0}{n^2}$ ៖ $E_0=13.6\mathrm{eV}$ ហើយ $n$ ជាចំនួនគត់ ៖ $n=1,2,3,\dots$ ។

$E_0$ ជាថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីដកអេឡិចត្រុងចេញពីអាតូមអ៊ីដ្រូសែននៅកម្រិតគ្រឹះ (ហៅថា ថាមពលអ៊ីយ៉ូដនីយកម្ម) ។ $n$ ជាលេខនីវ៉ូ ។

• ល្បឿនពន្លឺក្នុងសុញ្ញាកាស $c=3\times 10^{8}m/s$ ។
• ថេរប្លង់ក៍ $h=6.626\times 10^{-34}\mathrm{Js}$ ។
• $f$ គិតជាហឺក (Hz) និង ${\lambda }_0$ គិតជាម៉ែត (m) ។

ចំណាំ ៖ ក្នុងសៀវភៅ ឧទាហរណ៍ទី ១ ប្រើ $h=6.62\times 10^{-34}\mathrm{Js}$ (បង្គត់ពីរខ្ទង់) ។

ដើម្បីរកលក្ខណៈអនុភាពពី $E_p$ ទៅ $E_n$ គេតាងជំហានរលកដោយ ${\lambda }_{np}$ ។

${\lambda }_{np}$ គិតជាម៉ែត (m) ឬជាណាណូម៉ែត្រ (nm) ។ $1\mathrm{nm}=10^{-9}\mathrm{m}$ ។

សម្រាប់លំហាត់ ៤ នៃសំណួរជំពូក ៤ គេឱ្យ ៖

• ម៉ាស ${}_{92}^{235}\mathrm{U}$ គឺ $235.04392u$
• ម៉ាស ${}_{38}^{94}\mathrm{Sr}$ គឺ $93.91536u$
• ម៉ាស ${}_Z^{140}\mathrm{Xe}$ គឺ $139.91879u$
• ម៉ាស ${}_0^1\mathrm{n}$ គឺ $1.00866u$

ឯកតា $u$ ជាឯកតាម៉ាសអាតូម ។

រូបមន្ត៖ ថាមពលហ្វូតុង

$$E=hf$$

- E ៖ ថាមពលហ្វូតុង (ឯកតា៖ J, ជូល)

- h ៖ ថេរប្លង់ក៍ (ឯកតា៖ J·s)

- f ៖ ប្រេកង់ពន្លឺ (ឯកតា៖ Hz, ហឺក)

- ប្រើពេលណា៖ ពន្លឺឯកពណ៌មួយដែលមានប្រេកង់ $f$ ។

- ចំណាំ៖ ថាមពលហ្វូតុងអាស្រ័យនឹងប្រេកង់ មិនមែនអាស្រ័យនឹងអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺទេ ។ ពន្លឺខ្លាំងមានហ្វូតុងច្រើន តែហ្វូតុងនីមួយៗមានថាមពលដូចគ្នា ។

- ទម្រង់បំប្លែង៖ $f=\frac{E}{h}$

រូបមន្ត៖ ជំហានរលក និងប្រេកង់

$${\lambda }_0=\frac{c}{f}\Rightarrow f=\frac{c}{{\lambda }_0}$$

- ${\lambda }_0$ ៖ ជំហានរលកក្នុងសុញ្ញាកាស (ឯកតា៖ m, ម៉ែត)

- c ៖ ល្បឿនពន្លឺក្នុងសុញ្ញាកាស (ឯកតា៖ m/s)

- f ៖ ប្រេកង់ (ឯកតា៖ Hz)

- ប្រើពេលណា៖ គេដឹងមួយក្នុងចំណោម ${\lambda }_0$ និង $f$ ហើយត្រូវការមួយទៀត ។

- កុំច្រឡំ៖ ${\lambda }_0$ ជាជំហានរលកក្នុងសុញ្ញាកាស (ឬក្នុងខ្យល់) ។ ពេលពន្លឺចូលក្នុងកែវ ជំហានរលកខ្លីជាង តែប្រេកង់មិនប្រែប្រួលទេ ។

- ទម្រង់បំប្លែង៖ $f=\frac{c}{{\lambda }_0}$, $c={\lambda }_{0}f$