SlideShare a Scribd company logo
 4.1 The Atomic Models of Thomson and Rutherford
 4.2 Rutherford Scattering
 4.3 The Classic Atomic Model
 4.4 The Bohr Model of the Hydrogen Atom
 4.5 Successes and Failures of the Bohr Model
 4.6 Characteristic X-Ray Spectra and Atomic Number
 4.7 Atomic Excitation by Electrons
CHAPTER 4
Structure of the AtomStructure of the Atom
In the present first part of the paper the mechanism of the binding of
electrons by a positive nucleus is discussed in relation to Planck’s
theory. It will be shown that it is possible from the point of view taken to
account in a simple way for the law of the line spectrum of hydrogen.
- Niels Bohr, 1913
Structure of the Atom
Pieces of evidence that scientists had in 1900 to indicate that
the atom was not a fundamental unit:
1) There seemed to be too many kinds of atoms, each
belonging to a distinct chemical element.
2) Atoms and electromagnetic phenomena were intimately
related.
3) The problem of valence. Certain elements combine with
some elements but not with others, a characteristic that
hinted at an internal atomic structure.
4) The discoveries of radioactivity, of x rays, and of the
electron.
 Thomson’s “plum-pudding” model of the atom had the positive
charges spread uniformly throughout a sphere the size of the
atom, with electrons embedded in the uniform background.
 In Thomson’s view, when the atom was heated, the electrons
could vibrate about their equilibrium positions, thus producing
electromagnetic radiation.
Thomson’s Atomic Model
Experiments of Geiger and Marsden
 Rutherford, Geiger, and Marsden
conceived a new technique for
investigating the structure of matter
by scattering α particles from atoms.
 Geiger showed that many α particles
were scattered from thin gold-leaf
targets at backward angles greater
than 90°.
Example 4.1
 The maximum scattering angle corresponding to the maximum momentum
change.
 Maximum momentum change of the α particle is
or
 Determine θ by letting Δpmax be perpendicular to the direction of motion.
 If an α particle were scattered by many electrons and N electrons
results in .
 The number of atoms across the thin gold layer of 6 × 10−7
m:
 Assume the distance between atoms is
and there are .
That gives .
Multiple Scattering from Electrons
 even if the α particle scattered from all 79 electrons in
each atom of gold.
The experimental results were not consistent with Thomson’s
atomic model.
 Rutherford proposed that an atom has a positively charged core
(nucleus) surrounded by the negative electrons.
Rutherford’s Atomic Model
 Scattering experiments help us study matter too small to be
observed directly.
 There is a relationship between the impact parameter b and the
scattering angle θ.
When b is small,
r gets small.
Coulomb force gets large.
θ can be large and the particle can be repelled backward.
4.2: Rutherford Scattering
 Any particle inside the circle of area πb0
2
will be similarly scattered.
 The cross section σ = πb2
is related to the probability for a particle being
scattered by a nucleus.
 The fraction of incident particles scattered is
 The number of scattering nuclei per unit area .
Rutherford Scattering
 In actual experiment a detector is positioned from θ to θ + dθ that
corresponds to incident particles between b and b + db.
 The number of particles scattered per unit area is
Rutherford Scattering Equation
4.3: The Classical Atomic Model
Let’s consider atoms as a planetary model.
 The force of attraction on the electron by the nucleus and Newton’s
2nd law give
where v is the tangential velocity of the electron.
 The total energy is
The Planetary Model is Doomed
 From classical E&M theory, an accelerated electric charge
radiates energy (electromagnetic radiation) which means total
energy must decrease. Radius r must decrease!!
Electron crashes into the nucleus!?
 Physics had reached a turning point in 1900 with Planck’s
hypothesis of the quantum behavior of radiation.
4.4: The Bohr Model of the Hydrogen Atom
Bohr’s general assumptions:
1) “Stationary states” (orbiting electrons do not radiate energy) exist
in atoms.
2) E = E1 − E2 = hf
3) Classical laws of physics do not apply to transitions between
stationary states.
4) The mean kinetic energy of the electron-nucleus system is
K = nhforb/2, where forb is the frequency of rotation.
Bohr Radius
 The diameter of the hydrogen atom for stationary states is
Where the Bohr radius is given by
 The smallest diameter of the hydrogen atom is
 n = 1 gives its lowest energy state (called the “ground” state)
The Hydrogen Atom
 The energies of the stationary states
where E0 = 13.6 eV.
 Emission of light occurs when the atom is
in an excited state and decays to a lower
energy state (nu → nℓ).
where f is the frequency of a photon.
R∞ is the Rydberg constant.
Transitions in the Hydrogen Atom
Lyman series
The atom will remain in the
excited state for a short time
before emitting a photon and
returning to a lower stationary
state. All hydrogen atoms exist
in n = 1 (invisible).
Balmer series
When sunlight passes through
the atmosphere, hydrogen
atoms in water vapor absorb
the wavelengths (visible).
Fine Structure Constant
 The electron’s velocity in the Bohr model:
 On the ground state,
v1 = 2.2 × 106
m/s ~ less than 1% of the speed of light.
 The ratio of v1 to c is the fine structure constant.
The Correspondence Principle
Need a principle to relate the new modern results with classical
ones.
Classical electrodynamics Bohr’s atomic model
Determine the properties
of radiation
Bohr’s correspondence
principle
In the limits where classical and quantum
theories should agree, the quantum
theory must reduce the classical result.
+
The Correspondence Principle
 The frequency of the radiation emitted fclassical is equal to the orbital frequency
forb of the electron around the nucleus.
 The frequency of the transition from n + 1 to n is
 For large n,
Substitute E0:
4.5: Successes and Failures of the Bohr Model
 The electron and hydrogen nucleus actually revolved about their
mutual center of mass.
 The electron mass is replaced by its reduced mass.
 The Rydberg constant for infinite nuclear mass is replaced by R.
Limitations of the Bohr Model
The Bohr model was a great step of the new quantum theory,
but it had its limitations.
1) Works only to single-electron atoms.
2) Could not account for the intensities or the fine structure
of the spectral lines.
3) Could not explain the binding of atoms into molecules.
4.6: Characteristic X-Ray Spectra and
Atomic Number
 Shells have letter names:
K shell for n = 1
L shell for n = 2
 The atom is most stable in its ground state.
 When it occurs in a heavy atom, the radiation emitted is an x ray.
 It has the energy E (x ray) = Eu − Eℓ.
An electron from higher shells will fill the inner-
shell vacancy at lower energy.
Atomic Number
L shell to K shell Kα x ray
M shell to K shell Kβ x ray
 Atomic number Z = number of protons in the nucleus.
 Moseley found a relationship between the frequencies of the
characteristic x ray and Z.
This holds for the Kα x ray.
Moseley’s Empirical Results
 The x ray is produced from n = 2 to n = 1 transition.
 In general, the K series of x ray wavelengths are
Moseley’s research clarified the importance of the electron shells
for all the elements, not just for hydrogen.
4.7: Atomic Excitation by Electrons
 Franck and Hertz studied the phenomenon of ionization.
Accelerating voltage is below 5 V.
electrons did not lose energy.
Accelerating voltage is above 5 V.
sudden drop in the current.
Atomic Excitation by Electrons
 Ground state has E0 to be zero.
First excited state has E1.
The energy difference E1 − 0 = E1 is the excitation energy.
 Hg has an excitation energy of
4.88 eV in the first excited state
 No energy can be transferred to
Hg below 4.88 eV because not
enough energy is available to
excite an electron to the next
energy level
 Above 4.88 eV, the current drops because scattered electrons no longer
reach the collector until the accelerating voltage reaches 9.8 eV and so on.

More Related Content

What's hot

Particle in 1 D box
Particle in 1 D boxParticle in 1 D box
Particle in 1 D box
Pradeep Samantaroy
 
Lattice energy
Lattice energyLattice energy
Lattice energy
AbhishekRawat145
 
Lanthanide Chemistry
Lanthanide ChemistryLanthanide Chemistry
Lanthanide Chemistry
Anik Mal
 
Pauli exclusion principle
Pauli exclusion principlePauli exclusion principle
Pauli exclusion principle
MuhammadImran1151
 
Metal carbonyl clusters
Metal carbonyl clustersMetal carbonyl clusters
Metal carbonyl clusters
AnkitSBartwal
 
Basics Nuclear Physics concepts
Basics Nuclear Physics conceptsBasics Nuclear Physics concepts
Basics Nuclear Physics concepts
Muhammad IrfaN
 
Ionization potential and electron affinity
Ionization potential and electron affinityIonization potential and electron affinity
Ionization potential and electron affinity
Aqsa Manzoor
 
Introduction to coordination chemistry
Introduction to coordination chemistryIntroduction to coordination chemistry
Introduction to coordination chemistry
Dr. Bhartendu K Srivastava (PhD)
 
NMR- Inorgnic applications
NMR- Inorgnic applicationsNMR- Inorgnic applications
NMR- Inorgnic applications
SANTHANAM V
 
Carbanion
CarbanionCarbanion
Carbanion
sujitha D
 
Shielding or screening effect
Shielding or screening effectShielding or screening effect
Shielding or screening effect
Mithil Fal Desai
 
Coordination chemistry
Coordination chemistryCoordination chemistry
Coordination chemistry
sarunkumar31
 
Symmetry and point group theory 260912
Symmetry and point group theory 260912Symmetry and point group theory 260912
Symmetry and point group theory 260912Shahibul Bariah
 
Schrödinger wave equation
Schrödinger wave equationSchrödinger wave equation
Schrödinger wave equation
HARSHWALIA9
 
Molecular orbital theory, 11(3)
Molecular orbital theory, 11(3)Molecular orbital theory, 11(3)
Molecular orbital theory, 11(3)
K. Shahzad Baig
 
Crystal field Theory
Crystal field TheoryCrystal field Theory

What's hot (20)

Angular momentum
Angular momentumAngular momentum
Angular momentum
 
Particle in 1 D box
Particle in 1 D boxParticle in 1 D box
Particle in 1 D box
 
Lattice energy
Lattice energyLattice energy
Lattice energy
 
Lanthanide Chemistry
Lanthanide ChemistryLanthanide Chemistry
Lanthanide Chemistry
 
Pauli exclusion principle
Pauli exclusion principlePauli exclusion principle
Pauli exclusion principle
 
Covalent bond
Covalent bondCovalent bond
Covalent bond
 
Metal carbonyl clusters
Metal carbonyl clustersMetal carbonyl clusters
Metal carbonyl clusters
 
Basics Nuclear Physics concepts
Basics Nuclear Physics conceptsBasics Nuclear Physics concepts
Basics Nuclear Physics concepts
 
Ionization potential and electron affinity
Ionization potential and electron affinityIonization potential and electron affinity
Ionization potential and electron affinity
 
Introduction to coordination chemistry
Introduction to coordination chemistryIntroduction to coordination chemistry
Introduction to coordination chemistry
 
NMR- Inorgnic applications
NMR- Inorgnic applicationsNMR- Inorgnic applications
NMR- Inorgnic applications
 
Carbanion
CarbanionCarbanion
Carbanion
 
Crystal field theory
Crystal field theoryCrystal field theory
Crystal field theory
 
Shielding or screening effect
Shielding or screening effectShielding or screening effect
Shielding or screening effect
 
2.Magnetochemistry M.Sc. I Part -II.pptx
2.Magnetochemistry M.Sc. I Part -II.pptx2.Magnetochemistry M.Sc. I Part -II.pptx
2.Magnetochemistry M.Sc. I Part -II.pptx
 
Coordination chemistry
Coordination chemistryCoordination chemistry
Coordination chemistry
 
Symmetry and point group theory 260912
Symmetry and point group theory 260912Symmetry and point group theory 260912
Symmetry and point group theory 260912
 
Schrödinger wave equation
Schrödinger wave equationSchrödinger wave equation
Schrödinger wave equation
 
Molecular orbital theory, 11(3)
Molecular orbital theory, 11(3)Molecular orbital theory, 11(3)
Molecular orbital theory, 11(3)
 
Crystal field Theory
Crystal field TheoryCrystal field Theory
Crystal field Theory
 

Viewers also liked

บทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะ
บทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะบทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะ
บทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะ
Thepsatri Rajabhat University
 
CHAPTER 3 The Experimental Basis of Quantum Theory
CHAPTER 3The Experimental Basis of Quantum TheoryCHAPTER 3The Experimental Basis of Quantum Theory
CHAPTER 3 The Experimental Basis of Quantum Theory
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่
บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่
บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่
Thepsatri Rajabhat University
 
CHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics I
CHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics ICHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics I
CHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics I
Thepsatri Rajabhat University
 
CHAPTER 10 Molecules and Solids
CHAPTER 10 Molecules and SolidsCHAPTER 10 Molecules and Solids
CHAPTER 10 Molecules and Solids
Thepsatri Rajabhat University
 
Trm 7
Trm 7Trm 7
CHAPTER 6 Quantum Mechanics II
CHAPTER 6 Quantum Mechanics IICHAPTER 6 Quantum Mechanics II
CHAPTER 6 Quantum Mechanics II
Thepsatri Rajabhat University
 

Viewers also liked (7)

บทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะ
บทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะบทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะ
บทที่ 2 ทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะ
 
CHAPTER 3 The Experimental Basis of Quantum Theory
CHAPTER 3The Experimental Basis of Quantum TheoryCHAPTER 3The Experimental Basis of Quantum Theory
CHAPTER 3 The Experimental Basis of Quantum Theory
 
บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่
บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่
บทที่ 1 กำเนิดฟิสิกส์แผนใหม่
 
CHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics I
CHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics ICHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics I
CHAPTER 5 Wave Properties of Matter and Quantum Mechanics I
 
CHAPTER 10 Molecules and Solids
CHAPTER 10 Molecules and SolidsCHAPTER 10 Molecules and Solids
CHAPTER 10 Molecules and Solids
 
Trm 7
Trm 7Trm 7
Trm 7
 
CHAPTER 6 Quantum Mechanics II
CHAPTER 6 Quantum Mechanics IICHAPTER 6 Quantum Mechanics II
CHAPTER 6 Quantum Mechanics II
 

Similar to CHAPTER 4 Structure of the Atom

Atomic structure
Atomic structureAtomic structure
Atomic structure
Umesh Gawas
 
Introduction of Atom
Introduction of Atom Introduction of Atom
Introduction of Atom
Amol Kumbhar
 
Atomic structure & chemical bond
Atomic structure & chemical bondAtomic structure & chemical bond
Atomic structure & chemical bond
Sabbir Ahmed
 
Structure of atom
Structure of atomStructure of atom
Structure of atom
Akarshik Banerjee
 
Atomic structure 1
Atomic structure 1Atomic structure 1
Atomic structure 1
Parul Jain
 
Emission spectrum of hydrogen
Emission spectrum of hydrogenEmission spectrum of hydrogen
Emission spectrum of hydrogen
RaphaelZuela
 
enc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptx
enc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptxenc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptx
enc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptx
rairishvesh
 
Atoms Class 12 NCERT chapter 12
Atoms Class 12 NCERT chapter 12Atoms Class 12 NCERT chapter 12
Atoms Class 12 NCERT chapter 12
Lovedeep Singh
 
Structure of atom plus one focus area notes
Structure of atom plus one focus area notesStructure of atom plus one focus area notes
Structure of atom plus one focus area notes
saranyaHC1
 
Chem 1 unit 4 presentation
Chem 1 unit 4 presentationChem 1 unit 4 presentation
Chem 1 unit 4 presentationbobcatchemistry
 
Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS.
Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS. Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS.
Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS.
Paul H. Carr
 
Chapter 4 electrons in atoms
Chapter 4 electrons in atomsChapter 4 electrons in atoms
Chapter 4 electrons in atomstanzmanj
 
Apchemunit7 111006100549-phpapp02
Apchemunit7 111006100549-phpapp02Apchemunit7 111006100549-phpapp02
Apchemunit7 111006100549-phpapp02
Cleophas Rwemera
 
Electrons in Atoms
Electrons in AtomsElectrons in Atoms
Electrons in Atoms
Currituck County High School
 
Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?
Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?
Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?
ArafathIslam4
 
Atomic structure
Atomic structureAtomic structure
Atomic structure
Atandrit Chatterjee
 
L3electronicstructureofatom 130906000837-
L3electronicstructureofatom 130906000837-L3electronicstructureofatom 130906000837-
L3electronicstructureofatom 130906000837-
Cleophas Rwemera
 
12.2
12.212.2

Similar to CHAPTER 4 Structure of the Atom (20)

Atomic structure
Atomic structureAtomic structure
Atomic structure
 
Ap chem unit 7
Ap chem unit 7Ap chem unit 7
Ap chem unit 7
 
Introduction of Atom
Introduction of Atom Introduction of Atom
Introduction of Atom
 
Atomic structure & chemical bond
Atomic structure & chemical bondAtomic structure & chemical bond
Atomic structure & chemical bond
 
Structure of atom
Structure of atomStructure of atom
Structure of atom
 
Atomic structure 1
Atomic structure 1Atomic structure 1
Atomic structure 1
 
Emission spectrum of hydrogen
Emission spectrum of hydrogenEmission spectrum of hydrogen
Emission spectrum of hydrogen
 
enc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptx
enc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptxenc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptx
enc=encoded=PWW_dKfjbHrN9xq3SPtoL41DH0Bw5FrP4bCUo7yCo9hDDPhsJJZA_EXSSes=.pptx
 
Chem chapt 5
Chem chapt 5Chem chapt 5
Chem chapt 5
 
Atoms Class 12 NCERT chapter 12
Atoms Class 12 NCERT chapter 12Atoms Class 12 NCERT chapter 12
Atoms Class 12 NCERT chapter 12
 
Structure of atom plus one focus area notes
Structure of atom plus one focus area notesStructure of atom plus one focus area notes
Structure of atom plus one focus area notes
 
Chem 1 unit 4 presentation
Chem 1 unit 4 presentationChem 1 unit 4 presentation
Chem 1 unit 4 presentation
 
Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS.
Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS. Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS.
Quantum Mechanics: Electrons, Transistors, & LASERS.
 
Chapter 4 electrons in atoms
Chapter 4 electrons in atomsChapter 4 electrons in atoms
Chapter 4 electrons in atoms
 
Apchemunit7 111006100549-phpapp02
Apchemunit7 111006100549-phpapp02Apchemunit7 111006100549-phpapp02
Apchemunit7 111006100549-phpapp02
 
Electrons in Atoms
Electrons in AtomsElectrons in Atoms
Electrons in Atoms
 
Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?
Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?
Chemistry Basic understanding for LIKE WHAT?
 
Atomic structure
Atomic structureAtomic structure
Atomic structure
 
L3electronicstructureofatom 130906000837-
L3electronicstructureofatom 130906000837-L3electronicstructureofatom 130906000837-
L3electronicstructureofatom 130906000837-
 
12.2
12.212.2
12.2
 

More from Thepsatri Rajabhat University

Timeline of atomic models
Timeline of atomic modelsTimeline of atomic models
Timeline of atomic models
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]
บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]
บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]
Thepsatri Rajabhat University
 
กฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equations
กฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equationsกฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equations
กฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equations
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุน
บทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุนบทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุน
บทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุน
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 4 งาน พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน  พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่ายบทที่ 4 งาน  พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติบทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวัน
บทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวันบทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวัน
บทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวัน
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชนบทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 5 งานและพลังงาน
บทที่ 5 งานและพลังงานบทที่ 5 งานและพลังงาน
บทที่ 5 งานและพลังงาน
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 7 คลื่นกลและเสียง
บทที่ 7 คลื่นกลและเสียงบทที่ 7 คลื่นกลและเสียง
บทที่ 7 คลื่นกลและเสียง
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 6 สมบัติของสาร
บทที่ 6 สมบัติของสารบทที่ 6 สมบัติของสาร
บทที่ 6 สมบัติของสาร
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 5 โมเมนตัม
บทที่ 5 โมเมนตัมบทที่ 5 โมเมนตัม
บทที่ 5 โมเมนตัม
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่ายบทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆบทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆบทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
Thepsatri Rajabhat University
 
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรง
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรงบทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรง
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรงThepsatri Rajabhat University
 

More from Thepsatri Rajabhat University (20)

Timeline of atomic models
Timeline of atomic modelsTimeline of atomic models
Timeline of atomic models
 
บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]
บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]
บทที่ 1 หน่วยวัดและปริมาณทางฟิสิกส์ [2 2560]
 
กฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equations
กฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equationsกฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equations
กฎของ Hamilton และ Lagrange’s Equations
 
บทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุน
บทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุนบทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุน
บทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุน
 
บทที่ 4 งาน พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน  พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่ายบทที่ 4 งาน  พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
 
บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
 
บทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติบทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติ
 
บทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวัน
บทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวันบทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวัน
บทที่ 1 ฟิสิกส์กับการทำงานของร่างกายและชีวิตประจำวัน
 
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชนบทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน
 
บทที่ 5 งานและพลังงาน
บทที่ 5 งานและพลังงานบทที่ 5 งานและพลังงาน
บทที่ 5 งานและพลังงาน
 
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
บทที่ 8 ความร้อนและอุณหพลศาสตร์
 
บทที่ 7 คลื่นกลและเสียง
บทที่ 7 คลื่นกลและเสียงบทที่ 7 คลื่นกลและเสียง
บทที่ 7 คลื่นกลและเสียง
 
บทที่ 6 สมบัติของสาร
บทที่ 6 สมบัติของสารบทที่ 6 สมบัติของสาร
บทที่ 6 สมบัติของสาร
 
บทที่ 5 โมเมนตัม
บทที่ 5 โมเมนตัมบทที่ 5 โมเมนตัม
บทที่ 5 โมเมนตัม
 
บทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่ายบทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน  และเครื่องกลอย่างง่าย
บทที่ 4 งาน กำลัง พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
 
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
 
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆบทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
 
บทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆบทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
บทที่ 4 การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ
 
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
 
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรง
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรงบทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรง
บทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรง
 

Recently uploaded

Fish and Chips - have they had their chips
Fish and Chips - have they had their chipsFish and Chips - have they had their chips
Fish and Chips - have they had their chips
GeoBlogs
 
How to Break the cycle of negative Thoughts
How to Break the cycle of negative ThoughtsHow to Break the cycle of negative Thoughts
How to Break the cycle of negative Thoughts
Col Mukteshwar Prasad
 
special B.ed 2nd year old paper_20240531.pdf
special B.ed 2nd year old paper_20240531.pdfspecial B.ed 2nd year old paper_20240531.pdf
special B.ed 2nd year old paper_20240531.pdf
Special education needs
 
Instructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptx
Instructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptxInstructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptx
Instructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptx
Jheel Barad
 
Language Across the Curriculm LAC B.Ed.
Language Across the  Curriculm LAC B.Ed.Language Across the  Curriculm LAC B.Ed.
Language Across the Curriculm LAC B.Ed.
Atul Kumar Singh
 
Digital Tools and AI for Teaching Learning and Research
Digital Tools and AI for Teaching Learning and ResearchDigital Tools and AI for Teaching Learning and Research
Digital Tools and AI for Teaching Learning and Research
Vikramjit Singh
 
How to Make a Field invisible in Odoo 17
How to Make a Field invisible in Odoo 17How to Make a Field invisible in Odoo 17
How to Make a Field invisible in Odoo 17
Celine George
 
The approach at University of Liverpool.pptx
The approach at University of Liverpool.pptxThe approach at University of Liverpool.pptx
The approach at University of Liverpool.pptx
Jisc
 
Unit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdf
Unit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdfUnit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdf
Unit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdf
Thiyagu K
 
MARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptx
MARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptxMARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptx
MARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptx
bennyroshan06
 
PART A. Introduction to Costumer Service
PART A. Introduction to Costumer ServicePART A. Introduction to Costumer Service
PART A. Introduction to Costumer Service
PedroFerreira53928
 
The Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve Thomason
The Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve ThomasonThe Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve Thomason
The Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve Thomason
Steve Thomason
 
TESDA TM1 REVIEWER FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...
TESDA TM1 REVIEWER  FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...TESDA TM1 REVIEWER  FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...
TESDA TM1 REVIEWER FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...
EugeneSaldivar
 
Chapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptx
Chapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptxChapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptx
Chapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptx
Mohd Adib Abd Muin, Senior Lecturer at Universiti Utara Malaysia
 
Basic phrases for greeting and assisting costumers
Basic phrases for greeting and assisting costumersBasic phrases for greeting and assisting costumers
Basic phrases for greeting and assisting costumers
PedroFerreira53928
 
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
siemaillard
 
Polish students' mobility in the Czech Republic
Polish students' mobility in the Czech RepublicPolish students' mobility in the Czech Republic
Polish students' mobility in the Czech Republic
Anna Sz.
 
Sha'Carri Richardson Presentation 202345
Sha'Carri Richardson Presentation 202345Sha'Carri Richardson Presentation 202345
Sha'Carri Richardson Presentation 202345
beazzy04
 
Sectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdf
Sectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdfSectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdf
Sectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdf
Vivekanand Anglo Vedic Academy
 
ESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdf
ESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdfESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdf
ESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdf
Fundacja Rozwoju Społeczeństwa Przedsiębiorczego
 

Recently uploaded (20)

Fish and Chips - have they had their chips
Fish and Chips - have they had their chipsFish and Chips - have they had their chips
Fish and Chips - have they had their chips
 
How to Break the cycle of negative Thoughts
How to Break the cycle of negative ThoughtsHow to Break the cycle of negative Thoughts
How to Break the cycle of negative Thoughts
 
special B.ed 2nd year old paper_20240531.pdf
special B.ed 2nd year old paper_20240531.pdfspecial B.ed 2nd year old paper_20240531.pdf
special B.ed 2nd year old paper_20240531.pdf
 
Instructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptx
Instructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptxInstructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptx
Instructions for Submissions thorugh G- Classroom.pptx
 
Language Across the Curriculm LAC B.Ed.
Language Across the  Curriculm LAC B.Ed.Language Across the  Curriculm LAC B.Ed.
Language Across the Curriculm LAC B.Ed.
 
Digital Tools and AI for Teaching Learning and Research
Digital Tools and AI for Teaching Learning and ResearchDigital Tools and AI for Teaching Learning and Research
Digital Tools and AI for Teaching Learning and Research
 
How to Make a Field invisible in Odoo 17
How to Make a Field invisible in Odoo 17How to Make a Field invisible in Odoo 17
How to Make a Field invisible in Odoo 17
 
The approach at University of Liverpool.pptx
The approach at University of Liverpool.pptxThe approach at University of Liverpool.pptx
The approach at University of Liverpool.pptx
 
Unit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdf
Unit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdfUnit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdf
Unit 2- Research Aptitude (UGC NET Paper I).pdf
 
MARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptx
MARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptxMARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptx
MARUTI SUZUKI- A Successful Joint Venture in India.pptx
 
PART A. Introduction to Costumer Service
PART A. Introduction to Costumer ServicePART A. Introduction to Costumer Service
PART A. Introduction to Costumer Service
 
The Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve Thomason
The Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve ThomasonThe Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve Thomason
The Art Pastor's Guide to Sabbath | Steve Thomason
 
TESDA TM1 REVIEWER FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...
TESDA TM1 REVIEWER  FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...TESDA TM1 REVIEWER  FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...
TESDA TM1 REVIEWER FOR NATIONAL ASSESSMENT WRITTEN AND ORAL QUESTIONS WITH A...
 
Chapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptx
Chapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptxChapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptx
Chapter 3 - Islamic Banking Products and Services.pptx
 
Basic phrases for greeting and assisting costumers
Basic phrases for greeting and assisting costumersBasic phrases for greeting and assisting costumers
Basic phrases for greeting and assisting costumers
 
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
 
Polish students' mobility in the Czech Republic
Polish students' mobility in the Czech RepublicPolish students' mobility in the Czech Republic
Polish students' mobility in the Czech Republic
 
Sha'Carri Richardson Presentation 202345
Sha'Carri Richardson Presentation 202345Sha'Carri Richardson Presentation 202345
Sha'Carri Richardson Presentation 202345
 
Sectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdf
Sectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdfSectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdf
Sectors of the Indian Economy - Class 10 Study Notes pdf
 
ESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdf
ESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdfESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdf
ESC Beyond Borders _From EU to You_ InfoPack general.pdf
 

CHAPTER 4 Structure of the Atom

  • 1.  4.1 The Atomic Models of Thomson and Rutherford  4.2 Rutherford Scattering  4.3 The Classic Atomic Model  4.4 The Bohr Model of the Hydrogen Atom  4.5 Successes and Failures of the Bohr Model  4.6 Characteristic X-Ray Spectra and Atomic Number  4.7 Atomic Excitation by Electrons CHAPTER 4 Structure of the AtomStructure of the Atom In the present first part of the paper the mechanism of the binding of electrons by a positive nucleus is discussed in relation to Planck’s theory. It will be shown that it is possible from the point of view taken to account in a simple way for the law of the line spectrum of hydrogen. - Niels Bohr, 1913
  • 2. Structure of the Atom Pieces of evidence that scientists had in 1900 to indicate that the atom was not a fundamental unit: 1) There seemed to be too many kinds of atoms, each belonging to a distinct chemical element. 2) Atoms and electromagnetic phenomena were intimately related. 3) The problem of valence. Certain elements combine with some elements but not with others, a characteristic that hinted at an internal atomic structure. 4) The discoveries of radioactivity, of x rays, and of the electron.
  • 3.  Thomson’s “plum-pudding” model of the atom had the positive charges spread uniformly throughout a sphere the size of the atom, with electrons embedded in the uniform background.  In Thomson’s view, when the atom was heated, the electrons could vibrate about their equilibrium positions, thus producing electromagnetic radiation. Thomson’s Atomic Model
  • 4. Experiments of Geiger and Marsden  Rutherford, Geiger, and Marsden conceived a new technique for investigating the structure of matter by scattering α particles from atoms.  Geiger showed that many α particles were scattered from thin gold-leaf targets at backward angles greater than 90°.
  • 5. Example 4.1  The maximum scattering angle corresponding to the maximum momentum change.  Maximum momentum change of the α particle is or  Determine θ by letting Δpmax be perpendicular to the direction of motion.
  • 6.  If an α particle were scattered by many electrons and N electrons results in .  The number of atoms across the thin gold layer of 6 × 10−7 m:  Assume the distance between atoms is and there are . That gives . Multiple Scattering from Electrons
  • 7.  even if the α particle scattered from all 79 electrons in each atom of gold. The experimental results were not consistent with Thomson’s atomic model.  Rutherford proposed that an atom has a positively charged core (nucleus) surrounded by the negative electrons. Rutherford’s Atomic Model
  • 8.  Scattering experiments help us study matter too small to be observed directly.  There is a relationship between the impact parameter b and the scattering angle θ. When b is small, r gets small. Coulomb force gets large. θ can be large and the particle can be repelled backward. 4.2: Rutherford Scattering
  • 9.  Any particle inside the circle of area πb0 2 will be similarly scattered.  The cross section σ = πb2 is related to the probability for a particle being scattered by a nucleus.  The fraction of incident particles scattered is  The number of scattering nuclei per unit area . Rutherford Scattering
  • 10.  In actual experiment a detector is positioned from θ to θ + dθ that corresponds to incident particles between b and b + db.  The number of particles scattered per unit area is Rutherford Scattering Equation
  • 11. 4.3: The Classical Atomic Model Let’s consider atoms as a planetary model.  The force of attraction on the electron by the nucleus and Newton’s 2nd law give where v is the tangential velocity of the electron.  The total energy is
  • 12. The Planetary Model is Doomed  From classical E&M theory, an accelerated electric charge radiates energy (electromagnetic radiation) which means total energy must decrease. Radius r must decrease!! Electron crashes into the nucleus!?  Physics had reached a turning point in 1900 with Planck’s hypothesis of the quantum behavior of radiation.
  • 13. 4.4: The Bohr Model of the Hydrogen Atom Bohr’s general assumptions: 1) “Stationary states” (orbiting electrons do not radiate energy) exist in atoms. 2) E = E1 − E2 = hf 3) Classical laws of physics do not apply to transitions between stationary states. 4) The mean kinetic energy of the electron-nucleus system is K = nhforb/2, where forb is the frequency of rotation.
  • 14. Bohr Radius  The diameter of the hydrogen atom for stationary states is Where the Bohr radius is given by  The smallest diameter of the hydrogen atom is  n = 1 gives its lowest energy state (called the “ground” state)
  • 15. The Hydrogen Atom  The energies of the stationary states where E0 = 13.6 eV.  Emission of light occurs when the atom is in an excited state and decays to a lower energy state (nu → nℓ). where f is the frequency of a photon. R∞ is the Rydberg constant.
  • 16. Transitions in the Hydrogen Atom Lyman series The atom will remain in the excited state for a short time before emitting a photon and returning to a lower stationary state. All hydrogen atoms exist in n = 1 (invisible). Balmer series When sunlight passes through the atmosphere, hydrogen atoms in water vapor absorb the wavelengths (visible).
  • 17. Fine Structure Constant  The electron’s velocity in the Bohr model:  On the ground state, v1 = 2.2 × 106 m/s ~ less than 1% of the speed of light.  The ratio of v1 to c is the fine structure constant.
  • 18. The Correspondence Principle Need a principle to relate the new modern results with classical ones. Classical electrodynamics Bohr’s atomic model Determine the properties of radiation Bohr’s correspondence principle In the limits where classical and quantum theories should agree, the quantum theory must reduce the classical result. +
  • 19. The Correspondence Principle  The frequency of the radiation emitted fclassical is equal to the orbital frequency forb of the electron around the nucleus.  The frequency of the transition from n + 1 to n is  For large n, Substitute E0:
  • 20. 4.5: Successes and Failures of the Bohr Model  The electron and hydrogen nucleus actually revolved about their mutual center of mass.  The electron mass is replaced by its reduced mass.  The Rydberg constant for infinite nuclear mass is replaced by R.
  • 21. Limitations of the Bohr Model The Bohr model was a great step of the new quantum theory, but it had its limitations. 1) Works only to single-electron atoms. 2) Could not account for the intensities or the fine structure of the spectral lines. 3) Could not explain the binding of atoms into molecules.
  • 22. 4.6: Characteristic X-Ray Spectra and Atomic Number  Shells have letter names: K shell for n = 1 L shell for n = 2  The atom is most stable in its ground state.  When it occurs in a heavy atom, the radiation emitted is an x ray.  It has the energy E (x ray) = Eu − Eℓ. An electron from higher shells will fill the inner- shell vacancy at lower energy.
  • 23. Atomic Number L shell to K shell Kα x ray M shell to K shell Kβ x ray  Atomic number Z = number of protons in the nucleus.  Moseley found a relationship between the frequencies of the characteristic x ray and Z. This holds for the Kα x ray.
  • 24. Moseley’s Empirical Results  The x ray is produced from n = 2 to n = 1 transition.  In general, the K series of x ray wavelengths are Moseley’s research clarified the importance of the electron shells for all the elements, not just for hydrogen.
  • 25. 4.7: Atomic Excitation by Electrons  Franck and Hertz studied the phenomenon of ionization. Accelerating voltage is below 5 V. electrons did not lose energy. Accelerating voltage is above 5 V. sudden drop in the current.
  • 26. Atomic Excitation by Electrons  Ground state has E0 to be zero. First excited state has E1. The energy difference E1 − 0 = E1 is the excitation energy.  Hg has an excitation energy of 4.88 eV in the first excited state  No energy can be transferred to Hg below 4.88 eV because not enough energy is available to excite an electron to the next energy level  Above 4.88 eV, the current drops because scattered electrons no longer reach the collector until the accelerating voltage reaches 9.8 eV and so on.