ฟิ สิกส์อะตอม
28
32. ตามการทดลองของฟรังก์และเฮิรตซ์ ข้อสรุ ปใดไม่จริ ง ก. อิเลกตรอนที่มีพลังงานน้อยกว่า 4.9 eV จะมีการชนแบบยืดหยุน่ กับอะตอมของไอปรอท ข. อิเลกตรอนที่มีพลังงานมากกว่า 4.9 eV จะสูญเสี ยพลังงานส่วนหนึ่งให้กบั อะตอมของไอปรอท ค. อะตอมของไอปรอทมีค่าพลังงาน ระดับพื้นเท่ากับ 4.9 eV ง. อะตอมของไอปรอทมีค่าพลังงานเป็ นชั้น ๆ ไม่ต่อเนื่อง (ข้ อ ค.) 33. อิเล็กตรอนตัวหนึ่งถูกเร่ งด้วยความต่างศักย์ 13.2 โวลต์ เข้าชนกับอะตอมไฮโดรเจน ที่อยูใ่ นสถานะพื้น การชนครั้งนี้จะ สามารถทาให้อะตอมไฮโดรเจนอยูใ่ นระดับพลังงานสูงสุดในระดับ n เท่าใด (พลังงานสถานะพื้นของไฮโดรเจน = –13.6 eV) (n = 5 4)
ปรากฎการณ์ คอมป์ ตัน คอมป์ ตัน (Arthur H. Compton) และดีบาย (Peter Debye) ทาการทดลองฉายรังสี เอกซ์ ไปที่ แท่งกราไฟต์ ปรากฎว่ามีอิเล็กตรอน และรังสี เอกซ์กระเจิงออกมาดังรู ป จะพบว่า ความยาวคลื่น และพลังงานของ รังสี เอ็กซ์ที่กระเจิงออกมา จะแปรผันตามมุม ที่กระเจิง ซึ่งเป็ นไปตามกฎอนุรักษ์พลังงาน และ กฎอนุรักษ์โมเมนตัม แสดงว่าการชนระ หว่างโฟตอนของรังสี เอกซ์กบั อิเล็กตรอนในแท่งกราไฟต์เป็ นการชนกันของอนุภาค การทดลองของคอมป์ ตันนี้ สนับสนุนแนวคิดของไอน์สไตล์ที่วา่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า สามารถประพฤติตวั เป็ นอนุภาคได้ สมมติฐานของเดอบรอยล์ จาก
และ
และ สมการนี้แสดงว่า โมเมนตัมของโฟตอนขึ้นอยูก่ บั ความยาวคลื่นของโฟตอน
และ
และ
√
สมการนี้ แสดงว่า “ อนุภาคที่ มีมวล m เคลื่อนที่ด้วยความเร็ ว v สามารถแสดงสมบัติเป็ นคลื่นซึ่ งมีความยาวเท่ ากับ λ ได้ ” ตรงนี้เรี ยก สมมุติฐานของเดอบรอยล์ และ นี้เรี ยก ความยาวคลืน่ ของเดอบรอยล์ (De Broglic wavelength) ในปี พ.ศ. 2468 เดวิสสัน (Clinton J. Davission) และ เจอร์เมอร์ (Lester A. Germer)ได้ทดลองยิงอิเล็กตรอนไปกระทบผลึก ของนิกเกิล ปรากฎว่าอิเล็กตรอนที่สะท้อนออกมาแสดงสมบัติการแทรกสอด และเลี้ยวเบนเหมือนแสงได้ และเมื่อทาให้ลาอิเล็กตรอน ผ่านขอบตัวกาบังเส้นตรง ปรากฎว่าอิเล็กตรอน แสดงสมบัติการเลี้ยวเบนก่อนแล้วไปแทรกสอดกับบนฟิ ล์มที่อยูด่ า้ นหลังคล้ายการ เลี้ยวเบนของรังสี เอ็กซ์ ในปี พ.ศ. 2469 จีพี ทอมสัน (George P. Thomson) ทดลองยิงอิเล็กตรอนความเร็ วสูงผ่านแผ่นโลหะบาง ๆ เช่น อะลูมิเนียม เงิน และทองคา ปรากฎว่าอิเล็กตรอนเลี้ยวเบนผ่านแผ่นโลหะไปแทรกสอดบนฟิ ล์ม เช่นเดียวกับรังสี เอ็กซ์จากที่กล่าวมาจะเห็นว่า คลื่น แสดงสมบัติของอนุภาคได้ และอนุภาคก็แสดงสมบัติของคลื่นได้ สมบัติดงั กล่าวนี้เรี ยกว่า ทวิภาพของคลื่นและอนุภาค (duality of wave and particle)