GSEB Solutions for ધોરણ ૧૧ Gujarati

GSEB std 10 science solution for Gujarati check Subject Chapters Wise::

પરમાણુ નમૂનાની બે વિકાસશીલ બાબતો જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના માટે અને કેન્દ્રની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન કઈ રીતે વહેંચાયેલા છે અને ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા એટલે કે શક્તિ કેટલી છે વગેરે અણુના બંધારણની વિપુલ માહિતી દ્રવ્ય સાથે વિકિરણોની પારસ્પરિક ક્રિયાને કારણે મળેલા પરિણામો વગેરેમાં નીચેની બે વિકાસશીલ બાબતોએ ભાગ ભજવ્યો છે.

  • વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ નો દ્વેત સ્વભાવ:- વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ  દ્વેત સ્વભાવ ધરાવે છે. જેનો અર્થ એવો થાય છે કે વિકિરણ કણ અને તરંગ એમ બંને પ્રકારના ગુણધર્મ ધરાવે છે.
પરમાણ્વીય વર્ણપટ:- પરમાણ્વીય વર્ણપટ અંગેના પ્રાયોગિક પરિણામો માત્ર પરમાણુ માના ક્વોન્ટીકૃત ઇલેક્ટ્રોનીય શક્તિ સ્તર દ્વારા જ સમજાવી શકાય છે.


વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ નો તરંગ સ્વભાવ અંગે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : જેમ્સ મેકવેલ .. 1870 માં પહેલા વૈજ્ઞાનિક હતા કે જેમણે સ્થૂળદર્શી  સ્તરે  વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વર્તણુક અને ભારિત પદાર્થો વચ્ચેની પારસ્પરિક  ક્રિયાની વિગતવાર સમજ આપી.

  • તેમણે સૂચવ્યું કે જ્યારે વિદ્યુતીય રીતે ભારિત કણો પ્રવેગ હેઠળ ઘુમે  ( ગતિ ) છે. ત્યારે એકાંતરીય વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે અને પારગમિત થાય છે. ક્ષેત્રો તરંગ તરીકે પારગમિત થાય છે. જેને વિદ્યુતચુંબકિય તરંગો અથવા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ કહે છે.


પ્રકાશનું સ્વરૂપ  ( પ્રકૃતિસમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રકાશ વિકિરણનું સ્વરૂપ છે. જે અનાદિકાળથી મનાય છે.

  1. પ્રકાશ કણોનો બનેલો છે તેવું ન્યૂટનના સમયમાં ધારવામાં આવ્યું હતું.
  2. . . 19 મી સદીમાં પ્રકાશની તરંગ પ્રકૃતિ પ્રસ્થાપિત થઇ હતી.
  3. મેકવેલે ફરીવાર સૌપ્રથમ શોધ્યું કે પ્રકાશના તરંગો આંદોલન કરતાં વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય લાક્ષણિકતા સાથે સંકળાયેલા છે.
વિદ્યુતચુંબકિય તરંગોની ગતિ ઘણી જટિલ હોય છે. વગેરે.....


વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટની વ્યાખ્યા આપો. વર્ણપટના જુદા જુદા ભાગોની માહિતી આપો. ભાગોના નામ અને સંજ્ઞા જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : અલગ પ્રકારના જુદા જુદા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણોની તરંગ લંબાઈ અથવા આવૃત્તિના ઉતરતા ચઢતા ક્રમની ગોઠવણીને વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ કહેવાય છે. તેના અલગ અલગ ભાગો હોય છે અને દરેકના સ્વતંત્ર નામો પણ છે. આપણે તેનો વિગતવાર મુદ્દાસર અભ્યાસ કરીશું.

  • રેડિયો આવૃત્તિ ક્ષેત્ર = ( 106 Hz ) નો ઉપયોગ રેડિયો પ્રસારણમાં થાય છે.
  • સૂક્ષ્મ તરંગ ( microwave ) ક્ષેત્ર = ( 1010 Hz ) આનો ઉપયોગ રડાર માટે થાય છે.
  •  પારક્ત  ( infrared )  ક્ષેત્ર = ( 1013 Hz ) નો ઉપયોગ ગરમ કરવા માટે થાય છે.
  • અલ્ટ્રા વોયલેટ ( પારજાંબલી )= ( 1016 Hz ) જે સૂર્યના વિકિરણ નો એક ઘટક છે.
  • ઘણો થોડો ભાગ = ( 1015 Hz ) જેને આપણે દૃશ્યમાન પ્રકાશ કહીએ છીએ. એવો ભાગ છે કે જેને આપણી આંખો જોઈ પારખી શકે છે.
  • કેટલાક એવા પણ ભાગો છે કે જેને વિકિરણની પરખ માટે ખાસ સાધનોની જરૂર પડે છે. અથવા આવા વિકિરણોની લાક્ષણિકતા તેમના ગુણધર્મ જેવા કે આવૃત્તિ ( V ) અને તરંગ લંબાઈ (λ) દ્વારા નક્કી થાય છે.
આવૃત્તિ ( V ) નો SI એકમ  હટ્ઝ ( Hz, s-1 ) છે. નામ વૈજ્ઞાનિક હેનરીચ હટ્ઝના નામ પરથી લેવામાં આવ્યું છે. -  એક સેકન્ડમાં આપેલા બિંદુમાંથી પસાર થતાં તરંગોની સંખ્યા તેની વ્યાખ્યા છે. વગેરે...


આઇન્સ્ટાઇને સમજાવેલું ફોટો ઇલેક્ટ્રિક સમીકરણ વિગતે સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : .. 1905 માં આઇન્સ્ટાઇને શરૂઆતમાં પ્લાન્કના વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરી ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર સમજાવી હતી તેમણે સમજાવ્યું કે

  1. ધાતુની સપાટી પર પ્રકાશના પૂંજનુ ચળકવું તે ઘટનાને પ્રકાશના પુંજ ફોટોન વડે નિશાનગત કરી શકાય છે.
  2. વધુમાં તેમણે સમજાવ્યું કે જ્યારે પૂરતી ઊર્જા વાળા ફોટોન ધાતુના પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોન સાથે અથડાય છે ત્યારે તે તરત તેની અથડામણ દરમિયાન તરત તેની ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોનને આપી દે છે.
  3. ક્રિયા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન કોઇપણ જાતનો સમય બગાડ્યા વગર અથવા મોડું કર્યા સિવાય તરત ઉત્સર્જિત થાય છે.
  4. દરમિયાન જેટલી વધારે ફોટોનની ગતિજ ઉર્જા તેટલીજ વધારે ઊર્જાની બદલી થાય છે. આમ છતાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઊર્જા વધે છે.
  5. ઉત્સર્જિત થતાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઉર્જા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની આવૃત્તિના સમપ્રમાણ હોય છે.
  6. આને આપણે સરળતાથી પ્રમાણે સમજી શકીએ છીએ.

અથડાતા ફોટોનની ઉર્જા  = hv થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત કરવા માટે ઓછામાં ઓછી ઊર્જા hvo ( આને કાર્ય વિધેયક Wo  કહેવાય છે) તેમના તફાવત = hv - hvo  ફોટો ઇલેક્ટ્રોનની તબદીલ થતી ગતિજ ઉર્જા છે. ઉર્જા સંચયના નિયમ પ્રમાણે ઇલેક્ટ્રોનની ગતીજ ઉર્જા નીચે મુજબ છે.

hv = hvo + 1/2 me V2

આમાં me ઇલેક્ટ્રોનનું દળ અને V ઉત્સર્જિત થતાં ઇલેક્ટ્રોનનો વેગ છે. પ્રકાશની ઓછી તીવ્રતાવાળા પુંજ કરતા વધુ તીવ્ર પ્રકાશનો પુંજ વધારે સંખ્યામાં ફોટોન ધરાવે છે. માટે વધુ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે.


વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણનો  દ્વેત ( dual ) સ્વભાવ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રકાશની કણ પ્રકૃતિએ વૈજ્ઞાનિકોને મૂંઝવણમાં મુક્યા  છે. વૈજ્ઞાનિકો કાળા પદાર્થ ઉત્સર્જિત વિકિરણ અને ફોટો ઇલેક્ટ્રિકની અસરની સમજણ આપે છે. પરંતુ બીજી તરફ પ્રકાશની તરંગ પ્રકૃતિ કે જે વ્યતિકરણ અને વિવર્તન ઘટનાઓની સમજણ આપે છે. જે એકબીજા સાથે સુસંગત નથી.

  • મૂંઝવણનો નિરાકરણનો એક માર્ગ છે કે પ્રકાશના બંને કણ અને તરંગ જેવા ગુણધર્મો ધરાવે છે. એટલે કે પ્રકાશની  દ્વેત ( dual ) વર્તણૂક છે. પ્રયોગોના  આધાર પ્રમાણે પ્રકાશ તરંગ તરીકે કે કણના પ્રવાહ તરીકે વર્તે છે. જ્યારે વિકિરણ દ્રવ્ય સાથે પારસ્પરિક ક્રિયા કરે છે ત્યારે તે કણ પ્રકૃતિ ધરાવે છે. પ્રવૃત્તિ તેની તરંગ પ્રકૃતિથી વિરોધાભાસી છે. આવું તે ગમન કરે ત્યારે કરે છે. આવો ખ્યાલ વૈજ્ઞાનિકોના વિચારવાની વિપરીત ( જુદા પ્રકારનો ) દ્રવ્ય અને વિકિરણ માટેનો હતો. તેને સ્વીકારતા વૈજ્ઞાનિકોને ખૂબ લાંબો સમય લાગ્યો.
  • ઇલેક્ટ્રોન જેવા સૂક્ષ્મદર્શક કણો પણ આવીજ તરંગ કણ પ્રકૃતિ દર્શાવે છે.
  • અહીં આપણે કેટલાક ઉદાહરણોનો વધુ સમજણ માટે ઉપયોગ કરીશું.
1). વિકિરણના 1 mol ફોટોન કે જેની આવૃત્તિ 5 × 1014 Hz  છે. તેની ઊર્જા ગણો. જવાબ: એક ફોટોન માટેની ઉર્જા ( E ) નીચેના સમીકરણોથી દર્શાવી શકાય. E = hv h = 6.626 × 10-34 Js V = 5 × 1014 S-1  ( આપેલ છે )    = 3.313 × 10-19 J માટે એક mol  ફોટોનની ઉર્જા = ( 3.313 × 19-19 J ) × ( 6.022 × 1023 mo-1 ) = 199.51 KJ mol-1   2). 100 વોલ્ટનો એક ગોળો 400nm તરંગ લંબાઈના એકવર્ણી પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે. ગોળા વડે પ્રતિ સેકન્ડ ઉત્સર્જિત થયેલા ફોટોનની સંખ્યા ગણો. જવાબ: ગોળાની શક્તિ ( power) = 100 watt = 100 Js-1 હવે એક ફોટોનની ઉર્જા E = hv = hc

   =  6.626 × 10-34 Js × 108 ms-1 / 400 × 10-9 m

= 4.969 ×10-19 J હવે ઉત્સર્જિત થયેલા ફોટોનની સંખ્યા - = 100 Js-1 / 4.969 × 10-9  J =  2.012 × 1020 S-1 ). જ્યારે વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની 300nm તરંગ લંબાઈ ધરાવતું વિકિરણ સોડિયમની સપાટી પર પડે છે ત્યારે 1.68 × 105 J mol-1  ગતિ ઉર્જા ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે. માટે નીચે મુજબ શોધો. સોડિયમ માંથી એક ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે ઓછામાં ઓછી કેટલી ઊર્જાની જરૂર પડશે ? ફોટો ઈલેક્ટ્રોનને ઉત્સર્જિત થવા માટે કેટલી વધુમાં વધુ તરંગ લંબાઈની જરૂર પડશે. જવાબ: ૩૦૦ nm ફોટોનની ઉર્જા  (E) ને ગણી શકાય. માટે, E = hv = hcλ  =  6.626 × 10-34 Js × 3.0 × 108 ms-1                                               300 × 10-9m                                 = 6.626 × 10-19 J હવે એક મોલ ફોટોનની ઉર્જા = 6.626 × 10-19 J  × 6.022 × 1023 mol-1                                                             = 3.99 × 105 J mol-1


( n+l ) ના નિયમને વર્ણવો.

Hide | Show

જવાબ : કેન્દ્રથી શીલ્ડિંગનો અંશ જુદી જુદી કક્ષાના ઇલેક્ટ્રોન માટે જુદો જુદો હોય છે. માટે સમાન કોષોમાં એટલે કે મુખ્ય સમાન ક્વોન્ટમ આંકમાં પણ ઊર્જાના વિઘટન તરફ દોરી જાય છે. એટલે કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા n અને l ના મૂલ્યો પર આધાર રાખે છે.

  •  એટલે કે જેવી રીતે કક્ષક માટે( n+l ) નું મૂલ્ય તે તેની ઊર્જા છે જો તે કક્ષકના ( n+l ) મૂલ્યો સમાન હોય તો નીચું n નું મૂલ્ય ધરાવતી કક્ષકની ઉર્જા ઓછી હોય છે.
  • કોઇપણ કોષની જુદી જુદી પેટાકોષો બહુ ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુની બાબતમાં જુદી-જુદી ઊર્જા ધરાવે છે. હાઈડ્રોજન પરમાણુ માં તેમને સમાન ઉર્જા હોય છે.
  • કોઈ પણ સમાન પેટાકોષમાં કક્ષકોની ઉર્જા પરમાણ્વીય ક્રમાંક ( Zeff ) ના વધારા સાથે ઘટે છે.
  • હાઈડ્રોજન પરમાણુ 2s -  અને કક્ષકની ઉર્જા લિથિયમની 2s - કક્ષકની ઉર્જા કરતા વધારે છે અને લિથિયમની ઉર્જા  સોડિયમની ઉર્જા કરતા વધારે હોય છે.
ઉદાહરણ: - E2s (H) > E2s (Li) > E2s (Na) > (K)


શિલ્ડિંગ ( પરીક્ષણ ) અને અસરકારક કેન્દ્રીય ભાર (Zeffe) ને મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : બહુ ઇલેક્ટ્રોનીય પરમાણુમાં જેમ જેમ પરમાણ્વીય ક્રમાંક (Z)  વધવા લાગે ત્યારે બાહ્યતમ કોષમાં ઇલેક્ટ્રોનની આકર્ષણ આંતરક્રિયા વધે છે. પરિણામે બાહ્ય કોષના ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રનો ધનભાર અનુભવી શકતા નથી. કારણ કે તેમાં આંતરિક કોષમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન કારણભૂત બને છે.

  • કેન્દ્રના ઘરને આંતર કોષના ઇલેક્ટ્રોનની સ્ક્રિનિંગ ને કારણે ઓછી અસર થાય છે. ક્રિયાનેબાહ્યકોષના ઇલેક્ટ્રોન પર આંતર કોષના ઇલેક્ટ્રોન વડે થતું શિલ્ડિંગ (પરીક્ષણ) કહેવાય છે અને જે ઘન વીજભાર બાહ્યતમ કોષના ઇલેક્ટ્રોન વડે અનુભવાય છે. તેને અસરકારક કેન્દ્રીય ભાર (Zeffe) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
  • બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનું અંદરના ઇલેક્ટ્રોનિકથી શિલ્ડિંગ હોવા છતાં પણ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન વડે અનુભવાતું આકર્ષણ બળ કેન્દ્રીય ભારતના વધારા સાથે વધતું હોય છે. એટલે કે કેન્દ્ર અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે પારસ્પરિક ક્રિયા પરમાણ્વીય ક્રમાંકના વધારા સાથે ઘટે છે.
  • બાહ્ય ઇલેક્ટ્રો નું અંતર ઇલેક્ટ્રોન થી શિલ્ડીંગ હોવા છતાં પણ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન વડે અનુભવાતો આકર્ષણ બળ કેન્દ્રીય ભારના વધારા સાથે વધે છે.
  • કેન્દ્રથી શિલ્ડીંગનો અંશ જુદી-જુદી કક્ષકમાના ઇલેક્ટ્રોન માટે જુદો જુદો હોય છે. આને પરિણામે સમાન કોષમાં સમાન મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક પણ ઊર્જાના વિઘટન ( splitting ) તરફ દોરી જાય છે.
  • s -  કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન p -  કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનિક કરતા અને p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન d - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન કરતા વધુ મજબૂતાઈ બંધાયેલા હોય છે અને s - કક્ષકમાના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી હોય છે અને p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા d - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી ( વધુ ઋણ ) હોય છે.


પાંચ d કક્ષકોની માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : પાંચ કક્ષકોને  dxy,  dyz, dx2 - y2, d2xઅને d22તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્રથમવાર ચાર d - કક્ષકોના આકાર એકબીજા જેવા હોય છે. જ્યારે પાંચમી કક્ષક d22 તેમનાથી ( ચારથી ) અલગ પડે છે. પરંતુ પાંચેય 3d -  કક્ષકો ઊર્જાની બાબતમાં સમતુલ્ય છે.

  1. n નું મૂલ્ય કરતા 3 વધારે હોય છે. માટે d - કક્ષકો ( 4d, 5d,... ) ના આકાર 3d -  કક્ષકોના આકાર જેવા હોય છે. પરંતુ ઉર્જા અને કદમાં તફાવત હોય છે.


ત્રિજ્યા નોડ વિશે માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : ત્રિજ્યા નોડ અને સંભાવ્યતા વિધેય np અને nd કક્ષકોમાં કેન્દ્રમાંથી પસાર થાય છે. માટે સમતલ આગળ નોડ ( મૂળ સ્થાન ) શૂન્ય થાય છે.  ઉદાહરણ તરીકે: - Pz કક્ષકમાં xy સમતલ એક નોડલ પ્લેન છે. dxy કક્ષકમાં બે નોડલ પ્લેન હોય છે. જે ઉદભવ સ્થાન ( origin ) અને Z - કક્ષક ધરાવતી સમતલને દ્વિવિભાજિત કરે છે. આને કોણીય નોડ કહેવાય છે અને તેમને l તરીકે દર્શાવાય છેએટલે કે p - કક્ષકો માટે એક કોણીય નોડ, d - કક્ષકો માટે બે  કોણીય નોડ  અને તે પ્રમાણે આગળ ઉપર કુલ નોડની સંખ્યા ( n -1 ) વડે દર્શાવાય છે. એટલે કે l કોણીય નોડ  અને ( n - l - 1 ) ત્રિજ્યા નોડનો સરવાળો થાય છે. P - કક્ષક માટે નોડની  સંખ્યા = n - l - 1  થાય છે.

  • કક્ષક ની એવી સપાટી હોય જેમાં સંભાવના વિધેયનું મૂલ્ય ઘટીને શુન્ય જેટલું થતું હોય કે ઇલેક્ટ્રોન મળવાની શક્યતા શૂન્ય હોય તેને નોડ અથવા નોડલ સમતલ કહેવાય છે.
  • નોડ (n-1) મૂલ્ય કોઈપણ ns  કક્ષકમાં જોવા મળે છે.
S- કક્ષકનું કદ ત્યારેજ વધતું જાય છે.જ્યારે મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n નું મૂલ્ય વધતું હોય એટલે કે 4s કક્ષકનું કદ  > 3s કક્ષકનું કદ 2s>  કક્ષકનું કદ 1s-  કક્ષકનું કદ મળે છે. વધુમાં મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંકનુ મૂલ્ય વધે તે ઇલેક્ટ્રોનનું  સ્થાન કેન્દ્રથી વધુ દુર મળે છે.


ml, l અનેક્વોન્ટમ આંકની ખામીઓ જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : m1, l અનેક્વોન્ટમ આંક એકથી વધારે ઇલેક્ટ્રોન વાળા પરમાણુ કે આયનના રેખીય વર્ણપટ સમજાવવા પુરતા નથી. વધુમાં ડબ્લેટ અને ટ્રિપ્લેની સમજુતી મેળવવા માટે ઉપરોક્ત ત્રણેય ક્વોન્ટમ આંક ઉપયોગી થતા નથી.


પરમાણુંઓનું અસ્તિત્વ અને તેનો પૂર્વ ઇતિહાસ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : ભારતીય અને ગ્રીક તત્વજ્ઞાનીઓએ 400 વર્ષ પૂર્વે પરમાણુંઓનુ અસ્તિત્વ  શીધ્યું હતું. તેમનું માનવું હતું કે પરમાણુઓ દ્રવ્યના પાયાના ઘટક છે. તેમનો એવો મત હતો કે દ્રવ્યનું સતત વિભાજન કરતા જઈએ તો અંતે પરમાણુ મળશે. પરમાણુનું વિભાજન થતું નથી. તેમનું પ્રમાણેનું માનવું હતું. પરમાણુ - Atom ગ્રીક શબ્દ a - tomio પરથી બન્યો છે. તે શબ્દ નો અર્થ કાપી શકાય નહીં કે વિભાજિત કરી શકાય નહીં. તેવો થાય છે.


ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત વિશે વિગતે સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : દ્રવ્યનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત જહોન ડાલ્ટને 1908માં વૈજ્ઞાનિક આધારો સાથે રજુ કર્યો. સિદ્ધાંત ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત કહેવાય છે. આમાં પરમાણુને દ્રવ્યના અંતિમ કણ તરીકે ગણવામાં આવ્યા હતા.


ડાલ્ટનના સિદ્ધાંતમાં નડતી સમસ્યાઓ વિશે જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : ડાલ્ટનના સિદ્ધાંતમાં કેટલીક વાતો અસ્પષ્ટ હતી. જેવીકે અવપરમાણ્વીય કણોની શોધ પછી પણ પરમાણુની સ્થાયીતા સમજાતી નથી. એક તત્વની બીજા તત્વ સાથેની વર્તણુકની સરખામણી ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં કેવી રીતે કરવી. જુદા જુદા પરમાણુના સંયોગીકરણથી બનતા જુદા જુદા અણુઓના સંયોગીકરણથી બનતા જુદા જુદા અણુંઓના સર્જનની સમજણ કેવી રીતે આપવી અને પરમાણુ દ્વારા શોષાતા કે ઉત્સર્જન પામતા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની લાક્ષણિકતાનો સ્વભાવ અને ઉદભવને  કેવી રીતે સમજવા જેવી સમસ્યાઓ નડતી હતી.


ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત શું સમજાવી શકવા માટે સફળ રહ્યો?

Hide | Show

જવાબ : ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત દળ સંચયનો નિયમ, નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ, અને ગુણક પ્રમાણનો નિયમ, સફળતાપૂર્વક સમજાવી શકે છે.


કેથોડ કિરણ વિજભાર નળી વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : વિદ્યુત વિભારના અભ્યાસ માટે વૈજ્ઞાનિક પ્રાયોગિક ક્રિયાઓ માટે જે નળીનો ઉપયોગ કર્યો તે કેથોડ કિરણ વિભાર નળી કહેવાય છે. કેથોડ કિરણ વિભાર નળી કાચની બનેલી હોય છે. જેમાં ધાતુના બે પાતળા ટુકડા નળીના બંને છેડે સીલ કરેલા હોય છે. તેને વિદ્યુત ધ્રુવો કહેવાય છે.


કેથોડ કિરણો અથવા કેથોડ કિરણ કણો વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : વાયુઓમાંથી વિદ્યુત વિભાર માત્ર ખૂબ નીચા દબાણે અને ઘણા ઊંચા વોલ્ટેજે અવલોકી શકાય છે.જુદા જુદા વાયુઓના દબાણ શૂન્યાવકાશ કરતા જઈને મેળવી શકાય છે. પરંતુ ઊંચો વીજ દબાણ વિદ્યુત ધ્રુવની વચ્ચે દાખલ કરવામાં આવે છે ત્યારે પ્રવાહ વહેવા માંડે છે. કણોનો પ્રવાહ ઋણ વિદ્યુતધ્રુવ (કેથોડ) તરફથી ઘન વિદ્યુત ધ્રુવ (એનોડ) વહેવા માંડે છે. આને કેથોડ કિરણો કે કેથોડ કિરણ કણો કહેવાય છે.


કેથોડ કિરણ ટ્યુબની કાર્ય રચના સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : કેથોડ કિરણો કેથોડથી શરૂ થાય છે અને એનોડ તરફ ખસે છે. કિરણો પોતે દ્રશ્યમાન નથી પરંતુ અમુક પદાર્થોની મદદથી તેમની વર્તણૂક જાણી શકાય છે. આવા પ્રસ્ફુરણ પદાર્થ પર જ્યારે કિરણો અથડાય છે ત્યારે તે પદાર્થ ચળકે  છે. ટેલિવિઝન પિક્ચર ટ્યુબ કેથોડ કિરણની ટ્યુબ હોય છે અને ટી.વી.ના પડદા પર લગાડેલા પ્રસ્ફુરણ પદાર્થને લીધે ટેલિવિઝનમાં ચિત્ર દેખાય છે.


ઇલેક્ટ્રોનની વ્યાખ્યા સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં કેથોડ કિરણોની વર્તણૂક ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો જેવી હોય છે. તેનાથી સમજાય છે કે કેથોડ કિરણો ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો છે. જેને ઇલેક્ટ્રોન પણ કહેવાય છે. ઇલેક્ટ્રોન બધાજ પ્રકારના પરમાણુઓના પાયાના ઘટક કણો છે.


ઇલેક્ટ્રોન વીજભાર અને દળનો ગુણોત્તર કોણે શોધ્યો હતો.

Hide | Show

જવાબ : .. 1897 માં જે. જે. થોમસને ઇલેક્ટ્રોનના વીજભાર (e) અને ઇલેક્ટ્રોનના દળ (me) ના ગુણોત્તરનું માપન જણાવ્યું પ્રયોગમાં તેમણે કેથોડ કિરણ નળીનો ઉપયોગ કર્યો હતો.


ઇલેક્ટ્રોન પરના વીજભારની સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : આર. . મિલિકને ઇલેક્ટ્રોનનો વીજભાર નક્કી કરવા માટે એક પદ્ધતિ વિકસાવી જે તેલ બિંદુ પદ્ધતિ તરીકે જાણીતી છે. એનાથી તેમણે શોધ્યું કે ઇલેક્ટ્રોન પરનો વીજભાર - 1.6 × 10-19 C છે. જેનું  હાલમાં સ્વીકારાયેલું મૂલ્ય  1.6022 × 10-19 C છે. થોમસનના નક્કી કરેલા  e/me ગુણોત્તરને પરિણામો સાથે જોડતા ઇલેક્ટ્રોનનુ દળ નક્કી કરી શકાય છે. Me =  e / -e/m= - 1.6022 × 10-19 C / 1.758820 × 1011 C Kg-1 = 9.1094 × 10-31 kg થાય છે.


પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન કણો વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : સૌથી નાનો અને હલ્કો ધન આયન જે હાઈડ્રોજન માંથી મેળવ્યો હતો તેને પ્રોટોન કહે છે. ઘન વીજભારિત કણને 1919માં લાક્ષણિક તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યો હતો. ત્યારબાદ ચેડવિકે  1932 માં બેરિલિયમના પતરા પર આલ્ફા કણોનો મારો ચલાવીને જે કણો શોધ્યા તે વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ કણો જેમનું દળ ઉત્સર્જિત થયેલા પ્રોટોન કરતા થોડું વધારે હતું. તેમણે કણોને ન્યુટ્રોન નામ આપ્યું.


મિલકન તેલ બિંદુ પદ્ધતિ વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : એક વિદ્યુતીય સંગટકની ઉપરની પ્લેટમાં કરેલા નાના છિદ્રમાંથી તેલના બિંદુઓ જે એટમાયઝરની ( પદાર્થને નાના કણ માં ફેરવવા નું સાધન ) મદદથી ધુમ્મસ રૂપે દાખલ કરવામાં આવે છે. નીચેની તરફ પડતા તેલ બિંદુઓને ટેલિસ્કોપથી જોવામાં આવતા તેલ બિંદુઓના નીચે તરફના પતનનો દર નક્કી કરીને મિલકન તેલબિંદુનું દળ નક્કી કરી શક્યા હતા. ચેમ્બરમાં હવામાંથી ક્ષ - કિરણોના  પૂંજને પસાર કરીને આયની કરણ કરવામાં આવ્યું હતું. તેલ બિંદુઓ પરનો વિદ્યુતીય ભાર વાયુમય આયનો સાથે અથડામણથી પ્રાપ્ત થયો હતો. ભારીત તેલ બિંદુઓના પડવાનો દર વધારી ઘટાડી કે સ્થિર કરી શકાય છે. તેલ બિંદુ પરનો ભાર અને ધ્રુવીયતા તથા પ્લેટમાં લાગુ પડેલ વોલ્ટેજની પ્રબળતાની તેલ બિંદુની ગતિ પર વિદ્યુતીય ક્ષેત્રની અસર માપીને મિલિકને તારણ કાઢ્યું કે તેલ બિંદુઓ પર ભાર Q ની માત્રા હંમેશા વિદ્યુતભાર e નો પૂર્ણ ગુણક છે. q= ne એટલે કે જ્યાં n = 1, 2, 3, .... થાય છે.


ઈલેક્ટ્રોન પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના મૂળભૂત ગુણધર્મો જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : કણોના મૂળભૂત ગુણધર્મો પ્રમાણે ઇલેક્ટ્રોનની સંજ્ઞા = e  હોય છે. તેનો નિરપેક્ષ ભાર IC = - 1.6022 × 10-19 અને સાપેક્ષ ભાર (-1)  હોય છે જ્યારે Kg મા દળ = 9.109309 × 10-31  અને તેનું દળ/u માં o.00054 અને આશરે દળ/u = 0 હોય છે. જ્યારે પ્રોટોનની સંજ્ઞા P હોય છે. તેનો નિરપેક્ષ ભાર/C = +- 1.6022 × 10-19  અને સાપેક્ષ ભાર +1 હોય છે. તેનું Kg મા દળ = - 1.67262 × 10-27 અને દળ/u માં 1.00727 તથા આશરે દળ/u   =1 હોય છે અને ન્યુટ્રોન ની સંજ્ઞાહોય છે. તેનો નિરપેક્ષ ભાર/C માંછે. જ્યારે સાપેક્ષ ભાર પણ 0 છે. તેનું Kg માં દળ = 1.67493 × 10-27  છે. જ્યારે  દળ/u માં 1.00867 અને આશરે દળ/u = 1 થાય છે.


પરમાણુનો થોમસનનો નમુનો સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : જે. જે. થોમસને 1998 માં શોધ્યું કે પરમાણુ ગોળ આકાર ધરાવે છે. તેની ત્રિજ્યા આશરે 10-10 mજેટલી હોય છે. તેમાં ઘનભાર એક સરખી રીતે બધે વહેંચાયેલો છે અને ઇલેક્ટ્રોન તેમાં એવી રીતે ગોઠવાઈ ગયા છે કે સૌથી વધુ સ્થાયી સ્થિર વિદ્યુતીય રચના આપે છે. તેમના પ્રમાણેના નમૂનાને પ્લમ પુડિંગ રાઈસન  પુડિંગ અથવા વોટરમેલન નામો મુજબની ઓળખ કરાય છે. તેમણે કહ્યું કે પરમાણુના ઘન ભારમાં ઇલેક્ટ્રોનિક પથરાયેલા છે. સૌથી અગત્યની વાત તેમણે જણાવ્યું કે પરમાણુનું દળ એક સરખી રીતે બધે વહેંચાયેલું છે. નમૂનો પરમાણુની એકંદરે તટસ્થતા સમજાવી શકે છે પણ પાછળના પરિણામો સાથે સુસંગત થતો નથી. થોમસનને 1906માં ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં નોબલ પારિતોષક આપવામાં આવ્યું. પારિતોષક તેમના વાયુઓથી વિદ્યુતનું વહન થવા અંગેના સૈદ્ધાંતિક તેમજ પ્રાયોગિક સંશોધન માટે આપવામાં આવ્યું હતું.


પરમાણુ વિભાજિત થઈ શકે છે તે પછીની સમસ્યાઓ વૈજ્ઞાનિકો સામે કઈ હતી.

Hide | Show

જવાબ : વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રાયોગિક અવલોકનોથી શોધી કાઢ્યું કે પરમાણુને વિભાજિત કરી શકાય છે અને તેમનું ઈલેક્ટ્રોન , પ્રોટોન, અને ન્યુટ્રોન જેવા આવપરમાણ્વીય કણોમાં વિભાજન થઇ શકે છે. તેમાં કેટલીક નીચે મુજબની સમસ્યાઓ નડતી હતી.

  • એક તત્વની બીજા તત્વ સાથેની વર્તણુકની સરખામણી તથા તેમના રાસાયણિક, ભૌતિક ગુણધર્મોની સરખામણી વગેરે
  • વિભાજિત કણો શોધાયા બાદ પરમાણુની સ્થિરતા સમજાવવી વગેરે.
  • અલગ-અલગ અણુઓના સંયોગીકરણથી ઉદભવતા અણુઓની...


Zn2+ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10


Cu પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2


Cr3+  પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3


જેમાં n = 2 હોય, તેનું કદ મોટું હોય, તેની શક્તિ વધુ હોય, અને જેમાં નોડની સંખ્યા એક હોય, તેને શું કહેવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : 2s - કક્ષક


જેમાં n = 1હોય, કદ નાનું હોય, તેની શક્તિ ઓછી હોય, અને જેનો નોડ શુન્ય હોય, તેને શું કહેવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : 1s - કક્ષક


Co+3  પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : (Ar) 3d6 4s0


Cu+2  પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s0


Cr  પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો

Hide | Show

જવાબ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1


Mn પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : (Ar) 3d5 4s2


Co+૩ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના જણાવો

Hide | Show

જવાબ : (Ar) ૩d54s2 છે.


દ્રવ્ય વિકિરણની જેમ દ્વૈત પ્રકૃતિ ધરાવે છે આવું કોને બતાવ્યું?

Hide | Show

જવાબ : દ- બ્રોગલી


એક જ કક્ષકમાં માત્ર બે જ ઈલેક્ટ્રોન સમાય છે. આવું કયા નિયમમાં દર્શાવ્યું છે?

Hide | Show

જવાબ : યૌલીનો નિષેધનો નિયમ


ઈલેક્ટ્રોન સૌ પ્રથમ ઓછી ઉર્જા ધરાવતી કક્ષકમાં ભરાય છે.આમાં કયો નિયમ સમાયેલો છે?

Hide | Show

જવાબ : આઉફબાઉનો.


ns કક્ષક માટે કોણીય વેગમાનનું મૂલ્ય લખો.

Hide | Show

જવાબ : ૦ થાય.


એક જ કક્ષામાં કેટલા ઈલેક્ટ્રોન સમાઈ શકે?

Hide | Show

જવાબ : માત્ર 2


મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n = 1 હોય તો કક્ષકમાં રહેલ ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા લખો.

Hide | Show

જવાબ : 2 હોય.


પોટેશિયમ ધાતુ માટે દેહલી આવૃત્તિની સંખ્યા લખો.

Hide | Show

જવાબ : V = 5.૦ × 1014 Hz


આપેલા બિંદુ પરથી એક સેકન્ડમાં પસાર થતા તરંગની લંબાઈ સંખ્યાને શું કહેવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : આવૃત્તિ


એનોડ કિરણનું બીજું નામ લખો.

Hide | Show

જવાબ : કેનાલ કિરણ


પરમાણુ માંથી ધનાયન ત્યારે બહિકેન્દ્રમાં ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા કેવી થાય છે?

Hide | Show

જવાબ : ઘટે છે.


તરંગની મહત્તમ લંબાઈ કોણ દર્શાવે છે?

Hide | Show

જવાબ : રેડીઓ


H-પરમાણુની ભૂમિ અવસ્થાની ત્રિજ્યા લખો.

Hide | Show

જવાબ : a = 52.9 pm


કક્ષકનો આકાર અને પ્રકાર શેના વડે દર્શાવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : ગૌણ ક્વોન્ટમ આંક


આવૃત્તિને સાયકલ/સેકન્ડ અને બીજી કઈ રીતે દર્શાવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : Hz તરીકે.


હાઇડ્રોજન પરમાણુના કેન્દ્રમાં કયો અણુ હોતો નથી?

Hide | Show

જવાબ : ન્યુટ્રોન


 માં ન્યુટ્રોન પ્રોટોનની સંખ્યાનો તફાવત જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : 54


a –કણ  પ્રકીર્ણના પ્રયોગમાં રૂથરફોર્ડે કયા કણોનો મારો ચલાવ્યો હતો?

Hide | Show

જવાબ : a – કણો


મિલિકનની તેલબિંદુ પધ્ધતિ દ્વારા મેળવેલા ઈલેક્ટ્રોન પરના મેળવેલા ઈલેક્ટ્રોન પરના વિજભારનું મુલ્ય લખી જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : -1.60 × 1019 કુલંબ/ ઈલેક્ટ્રોન


e/me ના થોમસન દ્વારા નક્કી કરેલા મૂલ્યને esu/g એકમમાં જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : e/me = 5.27 × 1017 esu/g


પ્રસ્ફૂરક તરીકે કેથોડ નળીમાં કયું સંયોજન વપરાય છે?

Hide | Show

જવાબ : ZnS (ઝિંક સલ્ફાઈડ)


UV, પારક્ત, લાલ અને જાંબલી વિકિરણની ઉર્જાનો ક્રમ જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : UV > જાંબલી > લાલ > પારક્ત


જે મુખ્ય ઉર્જા સ્તરમાં મહત્તમ 32 ઈલેક્ટ્રોન ભરાય તે ઉર્જા સ્તરનો ક્વોન્ટમ આંક જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : n = 4 (n- કક્ષા)


કયા કક્ષક માટે હુંડના નિયમોનું મહત્વ નથી?

Hide | Show

જવાબ : ns – કક્ષક


કેથોડ કિરણો શેના બનેલા છે?

Hide | Show

જવાબ : ઈલેક્ટ્રોનના


ન્યુક્લીઓન એટલે શું તે જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : કેન્દ્રના પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન


પ્રતિ એકમ દળ પ્રમાણે ઈલેક્ટ્રોનનો વીજભાર જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : 1. 7588 × 1011 c


α કણની સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : હિલિયમ કેન્દ્ર છે.


બોહરની અભિધારણા પ્રમાણે માન્ય કક્ષાનું ઈલેક્ટ્રોનનું કોણીય વેગમાન શોધવાનું શુત્ર જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : mvr =


કેન્સરની સારવારમાં ઉપયોગી સમસ્થાનિકનું નામ લખો.

Hide | Show

જવાબ : કોબાલ્ટ - 60


પરમાણુઓનુ અસ્તિત્વ વિશે ટૂંકનોંધ લખો. અથવા પરમાણુના અસ્તિત્વ વિશે ગ્રીક લોકોની વિચારધારા જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : લગભગ .. 400 વર્ષ પહેલા ભારતીય અને ગ્રીક તત્વજ્ઞાનીઓ અને પરમાણુ ના અસ્તિત્વ વિશેના વિચારો રજૂ કરેલા તે મુજબ તેઓ માનતા હતા કે,

  • પરમાણુઓ દ્રવ્યના પાયાના ઘટક છે.
  •  દ્રવ્યનું સતત વિભાજન કરતાં જઈએ તો અંતે પરમાણુઓ મળશે જેનું વધુ વિભાજન થઈ શકતું નથી .
  • પરમાણુ - Atom શબ્દ ગ્રીક ભાષીય ( a - tomic) પરથી આવ્યો છે તેનો અર્થ કાપી શકાય નહીં કે વિભાજિત કરી શકાય નહીં તેવો થાય છે.
  •   પૂર્વ વિચારધારા માત્ર એક અડસટ્ટો હતો તેની પ્રાયોગિક રીતે પરખ થઈ શકે તે હતી આવી વિચારધારા લાંબા સમય સુધી જળવાઇ રહી જે ઓગણીસમી સદીમાં પુનર્જીવિત થઈ.
  •  દ્રવ્યનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત જોહન ડાલ્ટને 1908માં વૈજ્ઞાનિક આધારો સાથે રજૂ કર્યો જેમાં પરમાણુ ને દ્રવ્યના અંતિમ કણ તરીકે ગણવામાં આવ્યા.


“અવપરમાણ્વીય કણોનું વિભાજન શક્ય છે” સિદ્ધાંતની સમસ્યાઓ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : વીસમી સદીની શરૂઆતમાં વૈજ્ઞાનિકોને સમજાયું કે પરમાણુનું વિભાજન થઇ શકે છે અને અવપરમાણ્વીયકણો જેવા કે ઇલેક્ટ્રોન ,પ્રોટોન, ન્યુટ્રોનમા વિભાજિત કરી શકાય છે. ખ્યાલ ડાલ્ટનના સિદ્ધાંતથી અલગ પડતો હતો. તેમાં નીચે મુજબ સમસ્યા નડતી હતી.

  • અવપરમાણ્વીય કણોની શોધ પછી પણ પરમાણુની સ્થાયીતા સમજાવવી.
  • એક તત્વની બીજા તત્વ સાથેની વર્તણુકની સરખામણી ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં કરવી.
  • જુદા જુદા પરમાણુઓના સંયોગીકરણ થી બનતા જુદા જુદા અણુઓના સર્જનની સમજણ આપવી.
પરમાણુ દ્વારા શોષાતાકે ઉત્સસર્જન પામતા વિદ્યુતચુંબકીય વિકરણની લાક્ષણિકતાનો સ્વભાવ અને ઉદભવને સમજવા.


ડાલ્ટનના પરમાણવીય સિદ્ધાંતની મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : બ્રિટિશ વૈજ્ઞાનિક જોન ડાલ્ટને .. 1908માં પરમાણવીય સિદ્ધાંત, દળ સંચયનો નિયમ, નિશ્ચિત, પ્રમાણનો નિયમ, અને ગુણક પ્રમાણનો નિયમ રજૂ કર્યો. તેમાં તે ઘણા પ્રયોગોના પરિણામોને સમજાવવામાં નિષ્ફળ પણ રહ્યો હતો.

  • પરમાણુએ દ્રવ્યનો અંતિમ અવિભાજ્ય સૂક્ષ્મ કણ છે. તે ડાલ્ટનનો સિદ્ધાંત છે.
  • "કાચ અથવા એબોનાઈટને જ્યારે રેશમ અથવા રૂવાંટીવાળા ચામડા સાથે ઘસવામાં આવે છે ત્યારે વિદ્યુત ઉત્પન્ન થાય છે" પ્રાયોગિક પરિણામ સમજાવવામાં ડાલ્ટનનો સિદ્ધાંત અસફળ છે.
માટે ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત કોઈ પ્રાયોગિક સમર્થન વાળો સિદ્ધાંત નથી પરંતુ ધારણાઓ આધારિત સિદ્ધાંત માની શકાય છે.


ઇલેક્ટ્રોનની શોધની આકૃતિ સહ મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : .. 1830 માં માઈકલ ફેરાડે દર્શાવ્યું કે જ્યારે વિદ્યુત વિભાજ્યના દ્રાવણ માંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે વિદ્યુત ધ્રુવો પર દ્રવ્ય જમા થાય છે જે વિદ્યુત ધ્રુવો પરની રસાયણિક પ્રક્રિયાને આભારી છે.

  • ઉપરોક્ત ક્રિયાના પ્રયોગોથી સાબિત થયું કે વિદ્યુત પણ કણ જેવો સ્વભાવ ધરાવે છે.
  • વાયુઓના વિદ્યુતભારના પ્રયોગો પરથી પરમાણુના બંધારણની ભીતરમાં નજર કરી શકાઈ. પરિણામની ચર્ચા કરતા પહેલા આપણે વીજભારિત કણોની વર્તણૂક વિશેનો પાયાનો નિયમ ધ્યાનમાં લેવો પડશે કે "સમાન વીજભાર એકબીજાને અપાકર્ષે છે અને અસમાન વીજભાર એકબીજાને આકર્ષે છે."
  • 1850 ના સમયગાળામાં માઈકલ ફેરાડે શૂન્યવકાશ નળીમાંથી વિદ્યુતભારનો અભ્યાસ શરૂ કર્યો. આવી નળીઓ કેથોડકિરણ વિજભાર નળીઓ તરીકે ઓળખાય છે.
  • કેથોડ કિરણ નળી કાચની બનેલી હોય છે જેમાં બંને છેડે ધાતુના બે પાતળા ટુકડા હોય છે તેને સીલ કરી દીધા હોય છે જે વિદ્યુત ધ્રુવ કહેવાય છે.
  • ઉપરોક્ત નળીમાં ખૂબ નીચા દબાણે અને ઘણા ઊંચા દબાણે વીજપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે. ત્યારે વીજ પ્રવાહ વહેવા માંડે છે. કણોની પ્રવાહ ઋણ વિદ્યુત ધ્રુવ  (કેથોડ) તરફથી ઘન વિદ્યુત ધ્રુવ (એનોડ) તરફ વહેવા માંડે છે. આને કેથોડ કિરણો અથવા કેથોડ કિરણ કણો કહેવામાં આવ્યા.
  • કેથોડથી  એનોડ તરફના પ્રવાહની આગળ ઊંડા અભ્યાસ માટે એનોડમાં એક  છિદ્ર પાડી એનોડ પાછળ નળી પર ઝિંકઑક્સાઈડ જેવા પ્રસ્ફૂરકને અથડાયા ત્યારે ચઢાવેલા પડ પર એક તરફથી તેજસ્વી ધબ્બો વિકસી આવ્યો.( આવું ટેલિવિઝન સેટ માં થાય છે.)
  • પ્રયોગનાં પરિણામોના સારાંશ નીચે મુજબ છે.

  • કેથોડ કિરણો કેથોડથી શરૂ થાય છે અને એનોડતરફ ખસે છે.
  • કિરણો પોતે દ્રશ્યમાન નથી પરંતુ તેમની વર્તણૂક અમુક પ્રકારના પદાર્થોની મદદથી જાણી શકાય છે. સ્ફૂરદીપ્ત અથવા પ્રસ્ફૂરણ પદાર્થ પર જ્યારે કિરણો અથડાય છે ત્યારે પદાર્થ  ચળકે છે કે ઝબકારો થાય છે. ટેલિવિઝન પિક્ચર ટ્યુબ કેથોડ કિરણની ટ્યુબ હોય છે અને ટી.વી.ના પડદા પર લગાડેલ સ્ફૂરદીપ્ત અથવા પ્રસ્ફૂરણ પદાર્થોને લીધે ટેલિવિઝનમાં ચિત્ર દેખાય છે.
  • વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં કિરણો સીધી લીટીમાં ગમન કરે છે.
  • વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં કેથોડ કિરણોની વર્તણૂક ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો જેવી હોય છે. સૂચવે છે કે જે કેથોડ કિરણો  ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો છે. જેને ઇલેક્ટ્રોન કહેવામાં આવે છે. ( stoney  ) સ્ટોની નામના વૈજ્ઞાનિકે કણો નું મૂળ નામ Negatron બદલીને Electron તરીકે ઓળખ આપી હતી.
  • કેથોડ કિરણોની લાક્ષણિકતા વિદ્યુત ધ્રુવોના પદાર્થો પર અને કેથોડ કિરણ નળીમાં રહેલ વાયુના સ્વભાવ પર આધાર રાખતી નથી. માટે કહી શકાય કે ઇલેક્ટ્રોન બધાજ પ્રકારના પરમાણુઓના પાયાના ઘટક કણો છે.
  •  
  • 2.1.2 ઇલેક્ટ્રોન નો વીજભાર અને દળ નો ગુણોત્તર :-


ઇલેક્ટ્રોન વીજભાર અને દળ નો ગુણોત્તર વિશે ટૂંકનોંધ લખો અથવા ઇલેક્ટ્રોન વીજભાર અને દળનો ગુણોત્તર શોધવાની રીત મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : બ્રિટિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. જે. થોમસને .. 1897માં ઇલેક્ટ્રોનના વીજભાર (e) અને ઇલેક્ટ્રોનના  દળ (me)  ગુણોત્તર નું માપન કર્યું.

  • માપન માટે તેણે કેથોડ નળીનો ઉપયોગ કર્યો હતો.
  • ગુણોત્તરનું મૂલ્ય વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રને એકબીજાને લંબદિશામાં અને ઇલેક્ટ્રોનના માર્ગ પર લાગુ પાડી નક્કી કર્યું હતું.
  • થોમસને દલીલ કરી હતી કે વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં કણોના તેમના માર્ગમાંથી વિચલનની માત્રા નીચેની બાબતો પર આધાર રાખે છે.
  1. કણો પરના ઋણ વીજભાર પર :- કણો પરના વીજભારની માત્રા જેટલી વધારે તેટલી વધારે વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયા અને તેથી વધારે વિચલનની માત્રા હોય છે.
  2. કણોનું  દળ  :- કણો જેટલા હલકાઓછું દળતેટલી વિચલનની માત્રા વધુ હોય છે.
  3. વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રના બળ પર મૂળ પદાર્થ માંથી ઇલેક્ટ્રોનું વિચલન વિદ્યુતધ્રુવો વચ્ચેના વોલ્ટેજના વધારા સાથે વધે છે. અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની પ્રબળતા સાથે પણ વધે છે.
  4. જ્યારે માત્ર વિદ્યુતક્ષેત્ર લાગુ પાડવામાં આવે છે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન તેના મૂળ પથમાંથી વિચલિત થાય છે અને કેથોડ કિરણ નળીમાં  A બિંદુ આગળ અથડાય છે.
  5. જ્યારે માત્ર ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકલુ જ લાગુ પાડવામાં આવે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન મૂળ માંથી વિચલિત થાય છે અને કેથોડ કિરણ નળીમાંબિંદુએ અથડાય છે.
  6. વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની પ્રબળતાની કોઈ એવી યોગ્ય ગોઠવણી કરવામાં આવે તો કેથોડ કિરણો બન્ને ક્ષેત્રોની ગેરહાજરીમાં પથ પરથી જરા પણ વિચલિત થતા નથી અને કેથોડ કિરણ નળીમાં B બિંદુએ અથડાય છે.
  7. વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રને લાગુ પાડીને અને વિચલનનો ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરીને થોમસને eme ગુણોત્તર મૂલ્ય નક્કી કરેલું જે નીચે મુજબ છે.
  8. eme  = 1.758820 × 1011 C kg-1

  9. જ્યાં me ઇલેક્ટ્રોનનું દળ kg એકમમાં છે એટલે કે me = ઇલેક્ટ્રોન નું દળ (kg)  અનેઇલેક્ટ્રોન પરના વીજભાર ની માત્રા કુલંબ (C) માં છેઇલેક્ટ્રોન ઋણ વીજભાર ધરાવતા હોવાથી ઇલેક્ટ્રોન પર વીજભાર ઋણ હોય છે. એટલે કે e =  ઇલેક્ટ્રોન પરના વીજભારની માત્રા ( કુલંબ - C )
  10.  

    2.1.3 ઇલેક્ટ્રોન પરનો વીજભાર :-


મિલકન તેલ બિંદુ પદ્ધતિ અંગે ટૂંક નોંધ લખો. અથવા  મિલકન તેલબિંદુ પદ્ધતિ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ઉપર વિજભાર કેવી રીતે નક્કી થાય તે જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : R.A. millikan નામના વૈજ્ઞાનિકે ઇલેક્ટ્રોન વિજભાર નક્કી કરવાની પદ્ધતિનો વિકાસ કર્યો. આગળ જતાં તે તેલબિંદુ પદ્ધતિ ના નામે ઓળખાઈ. જેની કાર્યપદ્ધતિ નીચે મુજબની છે.

  • વિદ્યુતીય સંઘટકની ઉપરની પ્લેટમાં નાના છિદ્રમાંથી તેલના બિંદુઓ જે એટમાઈઝરની (પદાર્થને નાના કણોમાં ફેરવવાનું સાધન) ધુમ્મસ રૂપે દાખલ કરાય છે.
  • તેલબિંદુનું નીચેની તરફ ગમન માઈક્રોમીટર નેત્રીકા ( આઈપીસધરાવતા ટેલિસ્કોપની મદદથી જોવામાં આવે છે.
  • તેલ બિંદુઓના નીચે તરફના પતનનો વેગ નક્કી કરી તેનું દળ નક્કી કરવામાં આવે છે.
  • ચેમ્બરની હવામાંથી ક્ષ-કિરણોનો પુંજ પસાર કરી વાયુનું આયનીકરણ કરવામાં આવે છે.
  • વાયુમય  આયનો સાથે તેલ બિંદુ અથડાવાથી તેલ બિંદુઓ પર વિદ્યુતીય ભાર પ્રાપ્ત થાય છે.
  • ભારિત તેલ બિંદુઓના પડવાનો દર ઓછો કરી શકાય છે. એટલે કે તેના પતનનો દર નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
  • તેલ બિંદુ પરનો ભાર અને ધ્રુવીયતા તથા પ્લેટમાં લાગુ પાડેલ વોલ્ટેજની પ્રબળતા ની તેલ બિંદુની ગતિ પર વિદ્યુતીય ક્ષેત્રની અસર માપીને મિલિકને તારણ કાઢ્યું કે તેલ બિંદુઓ પર ભાર q ની માત્રા હંમેશા વિદ્યુતભારનો પૂર્ણ ગુણક છે. એટલે કે q ( વિદ્યુતભાર) = ne  જ્યાં 1 2, 3.

 

  • ભારનક્કી કરવાની મિલિકન તેલબિંદુ પદ્ધતિનું સાધન ઉપર મુજબ હોય છે.
  • ચેમ્બરમાં ( પાત્રમાં ) તેલ બિંદુ પર અસર કરતા બળોમાં ગુરુત્વાકર્ષણીય વિદ્યુતય ક્ષેત્રને લીધે સ્થિરવિદ્યુતીય અને જ્યારે બિંદુ ખશે ત્યારે સ્નિગ્ધતાને લીધે ખેંચાતું બળ નો સમાવેશ થાય છે.
  • મિલિકનની તેલ બિંદુ પદ્ધતિ મુજબ ઇલેક્ટ્રોન પરનો વીજભાર - 1.6 ×10-19છે. તેવું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું.  હાલમાં મૂલ્ય  -1.6022 × 10-19 સ્વીકારાયેલ છે.
  • થોમસન દ્વારા નક્કી કરાયેલા  eme ના મૂલ્યને પરિણામ સાથે જોડવાથી ઇલેક્ટ્રોનનું દળ પણ નક્કી કરી શકાયું હતું જે નીચે મુજબ છે.

me = ee/me   = 1.6022 × 1019 C / 1.758820 × 1011 C kg-1

= 9.1094 × 10-31kg

(2.2)


પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની શોધ અંગે મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રોટોનની શોધ :-  સુધારો કરવા કરાયેલા ફેરફાર વાળી કેથોડ કિરણ નળીમાં વિદ્યુત વિભાજન કરતા ઘન વીજભાર ધરાવતા કણો ની શોધ .. 1919માં થઈ હતી. કણોને કેનાલ કિરણો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. કણો ઘન વીજભાર ધરાવે છે.

  • સૌથી નાનો અને હલકો ઘન આયન હાઈડ્રોજન માંથી મેળવાયો હતો. તેને પ્રોટોન કહે છે. ઘન વીજભારિત કણ 1919 માં લાક્ષણિક તરીકે દર્શાવાયો હતો. જેની લાક્ષણિકતા નીચે મુજબ છે.
  1. કેથોડ કિરણો થી અલગ ઘન વીજભાર વાળા કણો કેથોડ નળીમાં હાજર રહેલા વાયુના સ્વભાવ આધારિત હોય છે. કારણો ફક્ત સાદા ઘન વીજભારિત વાયુમય આયનો છે.
  1. કણોના વીજભાર તથા દળનો ગુણોત્તર એ વાયુ કે  જેમાંથી તે કણ ઉદભવે  છે તેના પર આધાર રાખે છે.
  2. કેટલ ઘન વીજભારિત કણોનો વીજભાર વિદ્યુતીય મૂળભૂત એકમના ગુણક જેટલો હોય છે.
  • ન્યુટ્રોન ની શોધ :-  પ્રોટોન તથા ઇલેક્ટ્રોનની પછી એવું પ્રતીત થવા લાગ્યું કે વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ  કણો પણ હોવા જરૂરી છે. જે પરમાણુના  બંધારણમાં ઉપયોગી નીવડે.
  • કણો જેમ્સ ચેડવિકે ..  1932માં બેરિલિયમના પાતળા વરખ પર આલ્ફા કણોનો મારો ચલાવીને શોધ્યા હતા.
  • વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ કણો જેમનું દળ ઉત્સર્જિત થયેલા પ્રોટોન કરતા થોડું વધારે હતું તેમણે કણોને ન્યુટ્રોન નામ આપ્યું.
  • ન્યૂટ્રોનને એક અસ્થાયી  કણ ગણવામાં આવે છે.
  • નીચે ઈલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન, અને ન્યુટ્રોન, જેવા મૂળભૂત કણો ના ગુણધર્મ આપેલા છે. જેમાં કણો અંગે નામ, સંજ્ઞા, નિરપેક્ષ ભાર/c, સાપેક્ષ ભારદળ/kg, દળ/u, અને આશરે દળ/u જેવી માહિતીની આકૃતિ જોતા વિગતવાર સમજ પડે છે.


કેનાલ કિરણોની લાક્ષણિકતાઓ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : ફેરફાર વાળી કેથોડ કિરણ નળીમાં વિદ્યુતવિભાર કરતા ઘન વીજભાર ધરાવતા કણોની શોધ થઈ હતી. તેને કેનાલ કિરણો તરીકે ઓળખવામાં આવ્યા હતા. તેની લાક્ષણિકતા નીચે મુજબની છે.

  •  કેથોડ કિરણો કરતા વિપરીત ઘન વીજભાર વાળા કણો કેથોડ નળીમાં હાજર રહેલા વાયુના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે. માત્ર સાદા ઘનવીજભારિત વાયુમય આયનો છે.
  • કણોના વીજભાર અને દળનો ગુણોત્તર (મૂલ્ય) વાયુ કે જેમાંથી તે ઉદભવે છે તેના પર આધાર રાખે છે.
  • કેટલાક ઘન વીજભારિત કણો વિદ્યુતભારના મૂળભૂત એકમના ગુણાંક જેટલો ઘન વીજભાર ધરાવે છે.
  • ચુંબકીય અથવા વિદ્યુતક્ષેત્રની હાજરીમાં કણોની વર્તણૂક ઇલેક્ટ્રોન અથવા કેથોડ કિરણો કરતાં તદ્દન વિપરીત  (opposite) છે.


પરમાણુનો થોમસન નમુનો વિશે ટૂંકનોંધ લખો અથવા  પ્લમ પુડિંગ નમૂનાને મુદ્દાસર સમજાવો. અથવા  થોમસનનો પરમાણુ નમુનો તેની મર્યાદાઓ સાથે વર્ણવો.

Hide | Show

જવાબ : જે. જે. થોમસને  1898માં રજૂઆત કરી કે પરમાણુ ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે. પરમાણુની ત્રીજ્યા આશરે 10-10m. જેટલી છે.

  • પરમાણુ ઘનભાર એકસરખી રીતે બધે વહેંચાયેલો છે અને ઇલેક્ટ્રોન તેમાં એવી રીતે ગોઠવાયેલા છે કે સૌથી વધુ સ્થાયી સ્થિર વિદ્યુતીય રચના આપે છે.
  • નીચેના નમૂના પ્રમાણે જુદા જુદા નામો જેવા કે  પ્લમ પુડિંગ, રાઈસન પુડિંગ, અથવા વોટરમેલન  ( તરબૂચ ) વગેરે જોવા મળે છે.

  • તરબૂચ આકારના પરમાણુના ઘન વીજભારમાં  અથવા બીજ એટલે કે ઇલેક્ટ્રોનિક પથરાયેલા છે.
  • પરમાણુનું દળ એક સરખી રીતે બધે વહેંચાયેલું છે.
  • ઉપરોક્ત નમુનામા સમાન ગોઠવાયેલા પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સરખી હોય છે. તેથી પરમાણુ વિદ્યુતીય પ્રક્રિયામાં તટસ્થ જણાય છે.
  • ઉપરોક્ત નમૂના મુજબ પરમાણુનું  કુલ દળ એક સરખી રીતે  વહેંચાયેલું હોય છે.
  • થોમસનનો નમૂનો પાછળથી મેળવેલા પરિણામો સાથે સુસંગત થતો નથી.
  • થોમસનનો પરમાણુ નમુનો આલ્ફા પ્રકીર્ણન  પ્રક્રિયા સમજાવી શકતો નથી. થોમસનનો નમુનો પરમાણુની સ્થિરતા અને ઇલેક્ટ્રોનનું હલનચલન દર્શાવી શકતો નથી.


a - કણ પ્રકીર્ણનો  પ્રયોગ મુદ્દાસર સમજાવો. અથવા રૂથરફોર્ડનો પરમાણુ નમુનો વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : રૂથરફોર્ડ અને તેમના વિદ્યાર્થીઓ હેન્સ ગાઈગર અને અર્નેસ્ટ માસ્ડર્ને સોનાના પાતળા વરખ પર a - કણોનો મારો ચલાવ્યો  જે રૂથરફોર્ડનો a- કણ પ્રકીર્ણન   પ્રયોગ તરીકે જાણીતો થયો.

  • a - કણ પ્રકીર્ણનનો પ્રયોગ આકૃતિમાં દર્શાવેલો છે.
  • ઉપરોક્ત પ્રયોગ મુજબ જ્યારે( a )  કણોનું પુંજ પાતળા સોનાના વરખ પર અથડાય છે ત્યારે તેમાંના મોટાભાગના કણો વધુ અસર પામ્યા સિવાય પસાર થઈ જાય છે. તો કેટલાક કિરણો વિચલન પામે છે.
  • સોનાની ધાતુના 100mm પાતળા વરખ ઉપર રેડિયો સક્રિય સ્ત્રોત માંથી ઊંચી શક્તિ ધરાવતા a - કણોનો પ્રવાહનો મારો ચલાવવામાં આવ્યો.
  • સોનાના પાતળા વરખની ફરતે ગોળાકાર પ્રસ્ફુરક ઝીંક સલ્ફાઇડ નો પડદો લગાડાય છે.
  • જ્યારે a - કણ પડદા સાથે અથડાય ત્યારે પ્રકાશનો નાનો ઝબકારો થાય છે. મતલબ કે તેના પર પ્રસ્ફુરણની અસર જણાય છે.
  • પ્રકીર્ણન પ્રયોગના પરિણામો ખૂબજ બિન અપેક્ષિત હતા.
  •  થોમસનના પરમાણુના નમૂના પ્રમાણે સોનાના વરખમાં દરેક પરમાણુ દળ સમગ્ર પરમાણુમાં સમાન રીતે પથરાયેલું હતું.
  • થોમસનના પરમાણુના નમુના મુજબ જ્યારે a - કણો સોનાના વરખ માંથી પસાર થાય ત્યારે એવું ધારવામાં આવેલું કે તેમની ગતિ ધીમી પડે અને પતરા માંથી પસાર થતા નાના સરખા ખૂણે દિશા બદલશે પરંતુ રૂથરફોર્ડના પ્રાયોગિક તારણો દ્વારા જાણવા મળ્યું કે
  1.  મોટાભાગના a- કણો સોનાના વરખ માંથી વિચલન થયા વગર પસાર થાય છે.
  2. ખૂબજ ઓછા પ્રમાણમાં a- કણોનું ખૂબ નાના ખૂણાએ વિચલન થાય છે.
  3. ઘણા ઓછા a - કણો (20,000 માં ~ 1 )  થઈને લગભગ 180° ના ખૂણે પાછા ફર્યા.
 

ઉપરોક્ત અવલોકનના આધારે રૂથરફોર્ડ પરમાણુના નમુના અંગે નીચે મુજબના તારણો કાઢી શકાય.

  • મોટાભાગના a -  કણો વિચલિત થયા વગર પસાર થઈ જવાથી પરમાણુમાંનો મોટો વિસ્તાર ખાલી હોવો જોઈએ.
  • ઘનભાર ધરાવતા a - કણો  વિચલિત થાય છે. વિચલન કોઈ ખૂબ મોટા અપાકર્ષણ બળને લીધે થાય છે. ઘનભાર પરમાણુમાં બધે પ્રસરેલો નથી જે થોમસનના નમુનામાં બતાવ્યું છે. ઘન વીજભાર ખૂબજ નાના વિસ્તારમાં કેન્દ્રિત થયેલો હોવો જોઈએ. જે a કણોનું વિચલન કરે છે.
  • રૂથરફોર્ડે કરેલી ગણતરીઓ પરથી દર્શાવાયુ કે કેન્દ્ર દ્વારા રોકાયેલું કદ પરમાણુના કુલ કદની સરખામણીમાં નહિવત છે. પરમાણુની ત્રિજ્યા આશરે  10-10  m છે, જ્યારે કેન્દ્ર ની ત્રિજ્યા 10-15  m છે. કદમાં જોવા મળતા તફાવતનો અનુભવ રીતે કરી શકાય કે જો કેન્દ્રને ક્રિકેટનો દડો માનીએ તો પરમાણુની ત્રિજ્યા આશરે 5 કિમી જેટલી હોય.
ઉપરોક્ત અવલોકન અને તારણો પરથી રૂથરફોર્ડે પરમાણુનો કેન્દ્રીય નમૂનો ( પ્રોટોનની શોધ ) પછી જણાવ્યો જે નીચે મુજબ છે.

  1. પરમાણુનો ઘનભાર અને પરમાણુનું મોટાભાગનું દળ ખૂબ ગીચતાથી ઘણા નાના ભાગમાં સંકેન્દ્રિત થયેલું હતું રૂથરફોર્ડે પરમાણુના ખૂબજ નાના ભાગને કેન્દ્ર કહ્યું હતું.
  2. કેન્દ્ર ની આજુબાજુ રહેલા ઇલેક્ટ્રોનિક કેન્દ્રની આસપાસ અને ઘણી ઝડપથી વર્તુળાકાર પથમાં ઘૂમે છે. જેને કક્ષાઓ કહી શકાય રૂથરફોર્ડના પરમાણુ નમૂનાને સૌર મંડળ સાથે સરખાવી શકાય જેમાં પરમાણું કેન્દ્રને સૂર્ય સાથે અને ઇલેક્ટ્રોન અને ભ્રમણ કરતા ગ્રહો સાથે સરખાવી શકાય.
  3. ઈલેક્ટ્રોન અને કેન્દ્ર એકબીજા સાથે સ્થિર વિદ્યુતીય આકર્ષણ બળોથી જોડાયેલા છે.


પરમાણ્વીય ક્રમાંક (Z) અને  દળ ક્રમાંક (A)  વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણુના કેન્દ્ર પરનો ઘન ભાર તેમાં રહેલા પ્રોટોનને કારણે હોય છે. પરમાણુનું બધું દળ ખૂબજ ઓછા કદના કેન્દ્રમાં સ્થાપિત થયેલું હોય છે.

  • આગળ પ્રસ્થાપિત કરેલા પ્રોટોન નો ભાર ઇલેક્ટ્રોન ના ભાર જેટલોજ હોય છે. પરંતુ ઈલેક્ટ્રોન પ્રોટોનથી વિરુદ્ધ પરમાણુ કેન્દ્રના બાહ્ય  ભાગમાં ગોઠવાયેલા જોવા મળે છે.
  • કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા પ્રમાણે ક્રમાંક (Z) બરાબર હોય છે. કેન્દ્રનો ઘન વીજભાર તેમાં રહેલા પ્રોટોનને કારણે છે. કેમકે ન્યુટ્રોન વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ છે.
  • પ્રોટોનને ( P+ )અને ન્યુટ્રોન  ( n° ) સંજ્ઞાથી ઓળખાય છે.
  • પ્રોટોન પરનો અને ઇલેક્ટ્રોનનો વીજભાર સરખોજ પ્રસ્થાપિત થાય છે. પરંતુ બંને એકબીજાની વિરુદ્ધ છે.
  • વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવી રાખવા માટે તેના પ્રોટોનની સંખ્યાપરમાણ્વીય ક્રમાંક Z ) જેટલા જ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.
  • પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યાને તે પરમાણુનો પરમાણવીય ક્રમાંક (Z)  કહેવાય છે.
  • પરમાણ્વીય - ક્રમાંક ( Z ) =  પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા

અથવા

= તટસ્થ પરમાણુઓમાં રહેલા ઈલેક્ટ્રોનિક સંખ્યા

આને સૂત્ર મુજબ પ્રમાણે મુકાય - Z = P  અથવા e-

  •  દળ ક્રમાંક  (A) :- પ્રોટોનના કારણે કેન્દ્રનો ઘન ભાર હોવાથી કેન્દ્રનું દળ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના દળના કારણે હોવું જોઈએ. કારણકે ઇલેક્ટ્રોનનું દળ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના દળની સરખામણીમાં ખૂબજ ઓછું હોય છે.
  • પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનને સંયુક્ત રીતે ન્યુક્લિઓન્સ  તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
  • ન્યુક્લિયઓનની કુલ સંખ્યા ( પ્રોટોન + ન્યુટ્રોન ) ને પરમાણુનો  ક્રમાંક (A) કહેવાય છે.
 દળ ક્રમાંક (A) =  પ્રોટોનની સંખ્યા ( Z ) +  ન્યુટ્રોન ની સંખ્યા (n)


રૂથરફોર્ડ નમૂનાની ખામીઓ અંગે ટૂંક નોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : રૂથરફોર્ડ નો નમુનો સૂર્યમંડળ અને ગ્રહોની ગોઠવણી સરખાવે છે. જેમાં કેન્દ્રને સૂર્ય તરીકે અને ઇલેક્ટ્રોન હલકા ગ્રહોની જેમ છે.

  • તે ઉપરાંત કુલમ્બ બળો ( Kq1 q2/ r2અથવા K q1 q2 / r2 હોય છે.
  • જ્યાં q1 અને  q2 વીજભાર છે. તથા r વીજભારને અલગ કરતું અંતર છે અને K ઇલેક્ટ્રોન અને કેન્દ્ર વચ્ચેનો સમપ્રમાણતા અચળાંક છે. અને નીચે મુજબ સમજીશું.
  •  q1 અને  q2  = જુદાજુદા બે વીજભાર

r = બે વિજભાર વચ્ચેનું અંતર

K = સમપ્રમાણતા અચળાંક

  • ગાણિતીય રીતે  તે  ગુરુત્વાકર્ષણ બળ = G  m1 m2 / r2 હોય છે.

જ્યાં mઅને  m= બે અલગ પદાર્થોનું દળ છે.

અને r  = દળના અલગીકરણનું (બંને પદાર્થો વચ્ચેનુંઅંતર છે.

જ્યારે G = ગુરુત્વાકર્ષણ અચળાંક છે.

  • હવે જો ચીરસંમત  યંત્રશાસ્ત્ર સૂર્યમંડળને લાગુ પાડીએ તો બંને વચ્ચેની સામ્યતા પરથી દેખાય છે કે ગ્રહો સૂર્યની આજુબાજુ સ્પષ્ટ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરેલી કક્ષાએ ઘુમે  છે.
  • સિદ્ધાંતથી ચોકસાઈ પૂર્વક ગ્રહીય કક્ષાઓની  ગણતરી શક્ય બને છે.
  • ઉપરથી સાબિત થાય છે કે ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસ પરિભ્રમણ કરતો હોવો જોઈએ અને તે પણ પ્રવેગિત હોવો જોઈએ.
  • મેક્સવેલના વિદ્યુતચુંબકીય સિદ્ધાંત પ્રમાણે જ્યારે વીજભારિત કણ પ્રવેગિત થાય ત્યારે તે વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે. આવી ઘટના ગ્રહોમાં બનતી નથી. કારણ કે તેઓ વીજભાર રહિત હોય છે.
  • પ્રમાણે વિદ્યુતચુંબકીય સિદ્ધાંત મુજબ કક્ષામાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોનના વિકિરણથી પેદા થયેલી શક્તિ ઇલેક્ટ્રોનની પરિભ્રમણીય ગતિ માંથી મળે છે આથી કક્ષાઓનું કદ પણ ઘટતું જાય છે.
  • ગણતરીઓથી એવું સાબિત થયું છે કે ઇલેક્ટ્રોનિક ફક્ત 10-8s માંજ આકર્ષિત થઈને કેન્દ્રમાં જશે. પરંતુ આવું બનતું નથી. કારણ કે શક્યજ નથી.
  • આમ રૂથરફોર્ડનો નમુનો પરમાણુની સ્થિરતા સમજાવી શકતો નથી.
  • રૂથરફોર્ડના નમુનાની બીજી કેટલીક હકીકતો સાબિત થઈ શકતી નથી. વધુમાં ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસની ગોઠવણી અને તેની શક્તિ તથા બંધારણ અંગે કોઈ ચોક્કસ આધારભૂત માહિતી મળતી નથી.
  • ભ્રમણ કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ, પરમાણુની અસ્થાયીતા, જો ઇલેક્ટ્રોન સ્થિર હોય તો ગીચ કેન્દ્ર અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેના ચીર વિદ્યુતીય આકર્ષણનું કેન્દ્ર તરફ ખેંચાણ જેવી કોઈ નક્કર માહિતી રૂથરફોર્ડના નમુનામાં ઉપલબ્ધ નથી.
  • આવા  કારણોસર પરમાણુના થોમસનના નમુનાનું લઘુરૂપ રચાય છે.
રૂથરફોર્ડના નમુનાની બીજી ચિંતાજનક ખામી હતી કે તેનાથી પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનિક  રચના ( બંધારણ ) વિશે કોઈ જાણકારી પ્રાપ્ત થતી નથી. એટલે કે ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસ કેવી રીતે ગોઠવાયેલો છે અને ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા ( શક્તિ ) કેટલી છે. તેની ચોક્કસ માહિતી મળતી નથી.


વિદ્યુતચુંબકીય તરંગના ગુણધર્મો મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ :

  1. આંદોલન કરતા ભારવાળા કણો દ્વારા ઉત્પાદિત આંદોલનીય વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકબીજાને લંબ હોય છે અને તરંગના જવાની દિશાને પણ લંબ હોય છે.

વિદ્યુતચુંબકીય તરંગના વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઘટકો. ઘટકોને સરખી તરંગ લંબાઈ, આવૃત્તિ ઝડપ અને કંપવિસ્તાર છે. પરંતુ તેઓ એકબીજાને લંબ સમતલમાં કંપે છે.

  1. અવાજના અથવા પાણીના તરંગોની જેમ વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગોને માધ્યમની જરૂર હોતી નથી. શૂન્યાવકાશમાં પણ ગતિ કરી શકે છે.
  1. પ્રસ્થાપિત થયેલું છે કે વિદ્યુતચુંબકિય તરંગો ઘણા પ્રકારના હોય છે. જે એક બીજાથી તેમની તરંગલંબાઇ અથવા આવૃત્તિથી અલગ પડે છે.
દ્રશ્યમાન ના હોય તેવા વિકિરણની પરખ માટે ખાસ સાધનોની જરૂર પડે છે. વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણને રજુ કરવા માટે જુદા જુદા પ્રકારના એકમો ની જરૂર પડે છે. વગેરે ગુણધર્મો છે


તરંગ લંબાઈની માહિતી આકૃતિ દોરી સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : તરંગ લંબાઇમાં લંબાઇ માટેનો એકમ જરૂરી બને છે. લંબાઈનો SI એકમ મીટર ( m ) છે. વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ જુદા જુદા પ્રકારના તરંગો ધરાવે છે. માટે ઘણીજ નાની તરંગલંબાઈના હોય છે. માટે નાના એકમોનો ઉપયોગ થાય છે. નીચેની આકૃતિમાં જુદા જુદા પ્રકારના વિદ્યુત ચુંબકીય વિકિરણો જે એકબીજાથી તરંગ લંબાઈ અને આવૃત્તિમાં જુદા પડે તે સમજી શકાય છે

  • શૂન્યાવકાશમાં બધાજ પ્રકારના વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણો તરંગ લંબાઈ કે આવૃત્તિને ધ્યાનમાં લીધા વગર સરખી ગતિએ મુસાફરી કરે છે. જેનું મૂલ્ય = 3.0 × 108 m s-1 ( 2.997925 × 108 m s-1 ચોક્કસ કિંમત ) થાય છે. તથા આને પ્રકાશની ગતિ કહેવાય છે. તેને  C સંજ્ઞા આપવામાં આવે છે. આવૃત્તિ ( V ),  તરંગ લંબાઈ (λ)  અને પ્રકાશની ગતિ (C)  સમીકરણ સંબંધિત છે. માટે C =Vλ  થાય.
  • બીજી એક રાશિ જે સામાન્ય રીતે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી માં વપરાય છે. તેને તરંગ સંખ્યા (V )  કહે છે. તેની વ્યાખ્યા આપી શકાય કેએક લંબાઈમાં રહેલા તરંગની સંખ્યા તેના એકમ તરંગ લંબાઈના એકમનો વ્યુત્ક્રમ છે. એટલે કે m-1 .  સામાન્ય રીતે વપરાતો એકમ cm-1  છે. ( જે  SI એકમ નથી)

આપણે કેટલાક ઉદાહરણો જોઈએ.

  1. ઓલ ઈન્ડીયારેડીયો, દિલ્હીનું વિવિધ ભારતીનું સ્ટેશન 1,368 kHz ( આવૃત્તિ પર પ્રસરણ કરે છે.ટ્રાન્સમીટર વડે ઉત્સર્જિત થયેલા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની તરંગ લંબાઈ ગણો. તે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના કયા વિસ્સ્તારમાં છે?

તરંગ લંબાઈ (λ) = CV જ્યાં C વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની શૂન્યાવકાશમાં ગતિ છે.અને V આવૃત્તિ છે. આપેલ કિંમત પરથી ગણતરી કરતા,

(λ) = CV = ૩.00 × 108 ms-1 / 1,368 kHz

 

                = ૩.00 × 108 ms-1 / 1,368 × 103 s-1

 

               = 219.3 m

આ 219.૩ m રેડિયો તરંગની લક્ષણીક તરંગ લંબાઈ છે.

  1. દ્રશ્યમાન વર્ણપટનો તરંગ વિસ્તાર જાંબલી (400 nm) થી લાલ (750 nm) સુધી વિસ્તરેલો છે. આ તરંગ લંબાઈને આવૃત્તિમાં દર્શાવો.                     (Hz)  (1 nm = 10-9 m)

જવાબ: સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને જાંબલી પ્રકાશ માટે,

V = Cλ = ૩.00 × 108 ms-1 / 400 × 10-9 m = 7.50 × 1014 Hz

 

હવે લાલ પ્રકાશની આવૃત્તિ માટે નીચે મુજબ,

V = Cλ = ૩.00 × 108 ms-1 / 750  × 10-9 m = 4.૦૦ × 1014 Hz


ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : ઈસવીસન 1887માં એચ. હટ્ઝે  જણાવ્યા મુજબ પોટેશિયમ, રૂબિડિયમ, સીઝિયમ, વગેરે ધાતુઓને પ્રકાશના પૂંજ સામે રાખવામાં આવી ત્યારે તેમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન થતું હતું. ઘટનાને ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર કહે છે. તેની વિસ્તૃત જાણકારી નીચેની આકૃતિ જોતાં વિગતવાર સમજાય છે.

  • ઉપરોક્ત આકૃતિ ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસરનો અભ્યાસ કરવાનું સાધન છે.
  • કોઈ ચોક્કસ આવૃત્તિ વાળો પ્રકાશ શૂન્યાવકાશમાં ચેમ્બરમાં તેની સ્વચ્છ ધાતુની સપાટી પર અથડાય છે. પરિણામે તે ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન બહાર નીકળે છે.
  • સંસૂચક ( detector ) ની મદદથી ઇલેક્ટ્રોનિક ગતિ ઉર્જાના મૂલ્યનું માપન કરે છે. એટલે કે ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઉર્જાનું માપન કરે છે.
  • ઉપરોક્ત આકૃતિ મુજબના પ્રાયોગિક પરિણામો નીચે પ્રમાણેના મળ્યા હતા.
  •  ધાતુની સપાટી પર પ્રકાશનો પુંજ જેવો અથડાય  કે તરત તેમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનુ ઉત્સર્જન થાય છે. એનો અર્થ એવો થાય છે કે ધાતુની સપાટી સાથે જેવો પ્રકાશ પૂંજ અથડાય છે કે તુરંત જ ઇલેક્ટ્રોન ધાતુની સપાટી પર ઉત્સર્જિત થાય છે. બંને ક્રિયાઓ વચ્ચે કોઈ સમયગાળો થતો નથી.
  • ઉત્સર્જિત થતાં ઇલેક્ટ્રોનની  સંખ્યા પ્રકાશની તીવ્રતા અથવા તેજસ્વિતાના સમ પ્રમાણમાં હોય છે.
  • દરેક ધાતુ માટે સૌથી ઓછી લાક્ષણિક ન્યૂનતમ આવૃત્તિ Vo હોય છે આને દેહલી આવૃત્તિ પણ કહેવાય છે. આવૃત્તિથી નીચેની આવૃત્તિએ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર થતી નથી. જ્યારે V > Vo થાય ત્યારે ઉત્સર્જન થયેલા ઇલેક્ટ્રોન અમુક ગતિજ ઉર્જા ધરાવતા હોય છે.
  1. ઇલેક્ટ્રોનની ગતીજ ઉર્જા વપરાતા પ્રકાશની આવૃત્તિના વધારા સાથે વધે છે.
  2. ઉપરોક્ત પ્રાયોગિક પરિણામો ચીરસંમત ભૌતિકવિજ્ઞાનના નિયમોના આધારે સમજાવી શકાતા નથી.
  3. ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઉર્જા પ્રકાશની તેજસ્વિતા પર આધાર રાખતી નથી. પરંતુ પ્રકાશિત તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે.
  4. માટે આપણે એક ઉદાહરણનો અભ્યાસ કરીશું.

લાલ પ્રકાશ = v = ( 4.3 થી 4.6 ) × 1014 Hz ) ની કોઈપણ તેજસ્વિતા ( તીવ્રતા ) પોટેશિયમ ધાતુના ટુકડા પર કલાકો સુધી ચાલે છે. પરંતુ ફોટો ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થતો નથી.

નબળો પીળો પ્રકાશ ( v = 5.1 - 5.2 × 1014 Hz )   પોટેશિયમ ધાતુ પર ચળકે  છે ત્યારે ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર દેખાય છે. માટે કહી શકાય છે કે પોટેશિયમ ધાતુ માટે દેહલી આવૃત્તિ ( Vo ) 5.0 × 1014 Hz ) છે.


વર્ણપટ  એટલે શું? તેની વ્યાખ્યા મુદ્દાસર વર્ણવો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રકાશની ઝડપ નો આધાર તે કયા મધ્યમાંથી પસાર થાય છે તેના પર રહેલો છે. પ્રકાશની ઝડપનું મહત્વ માધ્યમ સાથે જોડાયેલું છે

  • જ્યારે કોઈ પણ પ્રકાશનું કિરણ ( પુંજ ) એક માધ્યમ માંથી બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશે છે ત્યારે તે પોતાના મુળ માર્ગ પરથી વિચલિત થાય છે. તેને વક્રીભવન કહેવાય છે.
  • જ્યારે પ્રકાશનો સફેદ કિરણ પ્રિઝમ માંથી પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે ટૂંકી તરંગ લંબાઈ વાળું કિરણ મોટી તરંગલંબાઈ વાળા કરતાં વધુ વળાંકો લે છે. એટલે કે જુદા જુદા રંગીન પટ્ટીની માફક લાઈનસર ગોઠવાય છે. જેને વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે.
  • શ્વેત પ્રકાશનું પુંજ દ્રશ્યમાન વિસ્તારમાં બધીજ તરંગ લંબાઈ ધરાવતા તરંગોનું  મિશ્રણ છે.
  • લાલ પ્રકાશ જે સૌથી લાંબી તરંગલંબાઈ ધરાવે છે તે સૌથી ઓછું વળે છે. જ્યારે જાંબલી પ્રકાશ કે જે સૌથી ઓછી તરંગ લંબાઈ ધરાવે છે તે સૌથી વધુ વળે છે.
  • દ્રશ્યમાન વર્ણપટ નો જાંબલી વિસ્તાર 7.50 × 10-14 Hz સુધીનો હોય છે જ્યારે લાલ રંગનો વિસ્તાર   4 ×10-14 Hz સુધીનો હોય છે. આવા વર્ણપટને સતત વર્ણપટ કહેવાય છે.
  • સતત વર્ણપટ એટલા માટે કહેવાય છે કે વાદળી રંગ લાલ રંગમાં અને અન્ય રંગો પણ તે પ્રમાણે ભળી જાય છે.
  • આવા પ્રકારનું વર્ણપટ આકાશમાં જ્યારે મેઘધનુષ્ય રચાય છે ત્યારે બને છે.
  • વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ જ્યારે દ્રવ્ય સાથે પારસ્પરિક ક્રિયા કરે છે ત્યારે પરમાણુઓ, અણુંઓ, ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને તેમાં ઉર્જાનું સ્તર ઊંચું  જાય છે. પરિણામે પરમાણુઓ, અણુઓ, અસ્થાઈ અવસ્થામાં આવી જાય છે.
  • હવે જ્યારે પરમાણુઓ ઊંચા ઉર્જા સ્તરમાંથી સામાન્ય સ્તરે આવે છે ત્યારે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં જુદાજુદા વિસ્તારના વિકિરણોનું ઉત્સર્જન થાય છે.


ઉત્સર્જન અને અવશોષણ વર્ણપટની માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : કોઈ પદાર્થ કે જે ઉર્જાનું અવશોષણ કરે છે અને તેના વડે વિકિરણનું વર્ણપટ ઉત્સર્જિત થાય છે. તેને ઉત્સર્જન વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે.

  • પરમાણુ અથવા આયન કે જેમની મારફતે વિકિરણનું અવશોષણ થાય છે તેમને ઉત્તેજિત થયેલા કહેવામાં આવે છે.
  • ઉત્સર્જન વર્ણપટ મેળવવા માટે નમૂનાને ગરમ કરીને અથવા તો વિકિરણોનો મારો ચલાવીને ઉર્જા પૂરી પાડવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ જે તરંગ લંબાઈ અથવા આવૃત્તિ ઉત્સર્જિત થાય તેની નોંધ કરીને ઉત્સર્જન વર્ણપટ મેળવવામાં આવે છે.
  • અવશોષણ વર્ણપટ ઉત્સર્જન વર્ણપટની ફોટોગ્રાફીની નેગેટિવ જેવી હોય છે.
  • નમૂનામાંથી સતત રીતે વિકિરણ પસાર કરવામાં આવે છે. આમ થવાથી અમુક તરંગ લંબાઈનું વિકિરણ અવષોશાય  છે.
  • શોષિત વિકિરણ માંથી મળતી તરંગ લંબાઈ વર્ણપટ માં કાળી ( space ) જગ્યાઓ રાખે છે.
ઉત્સર્જન કે અવશોષણ પટના અભ્યાસને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી  વર્ણપટ દર્શકા કહેવાય છે.


રેખા વર્ણપટ અથવા પરમાણ્વીય વર્ણપટ વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : દ્રશ્યમાન પ્રકાશનો વર્ણપટ સતત હોય છે કારણ કે તે દૃશ્યમાન પ્રકાશ ની બધી તરંગ લંબાઈઓ ( લાલ થી જાંબલી સુધીની ) નું વર્ણપટમાં પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

  • વાયુમય કલામાં પરમાણુના ઉત્સર્જન વર્ણપટ લાલથી જાંબલીની તરંગલંબાઈનો ફેલાવો સતત દર્શાવતી નથી. પરંતુ અમુક જગ્યાઓએ વિશિષ્ટ તરંગ લંબાઈઓ અને તેમની વચ્ચે કાળો અવકાશ બતાવે છે.
  • આવા પ્રકારના વર્ણપટને રેખા વર્ણપટ અથવા પરમાણ્વીય વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે. કારણકે ઉત્સર્જિત વિકિરણ વર્ણપટમાં તેજસ્વી રેખાઓની માફક દેખાય છે.
  • રેખા ઉત્સર્જન વર્ણપટ ઇલેક્ટ્રોનિય રચનાના અભ્યાસમાં ખૂબ રસપ્રદ છે. પ્રત્યેક તત્વને પોતાનો એક વિશેષ રેખા ઉત્સર્જન વર્ણપટ હોય છે.
  • માણસ તેની ફિંગરપ્રિન્ટ પરથી ઓળખાય છે. તેમ અજ્ઞાત  પરમાણુઓને પણ ઓળખી શકાય છે.
  • જ્ઞાત નમૂનાના રેખા વર્ણપટમાં મળતી રેખાઓને અસલ નમૂનામાંથી મળેલી વર્ણપટ રેખાઓની સાથે ચોકસાઈ પૂર્વક મેળવણી કરવામાં આવે છે. આવી રીતે અજ્ઞાત પરમાણુઓને ઓળખી શકાય છે.
  • જર્મન રસાયણશાસ્ત્રી રોબર્ટ બુનસેન તત્વોની ઓળખ માટે વર્ણપટનો ઉપયોગ કરનાર પ્રથમ વૈજ્ઞાનિક હતા.
  • (Rb) રૂબિડિયમ, (Cs) સીઝિયમ, (TI) થેલીયમ, (In)  ઇન્ડિયમ, (Ga) ગેલિયમ, (Sc) સ્કેન્ડિયમ, તત્વોની શોધ જ્યારે ખનીજોનું પૃથ્થકરણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી વડે કરવામાં આવ્યું હતું ત્યારે થઇ હતી.
  • સૂર્યમાં હિલિયમ (He) તત્વની શોધ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી પદ્ધતિ વડે થઇ હતી.


પરમાણ્વીય ઉત્સર્જન અને પરમાણ્વીય અવશોષણ વર્ણપટની આકૃતિ દોરી મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણ્વીય ઉત્સર્જન:- ઉત્તેજિત હાઈડ્રોજન પરમાણુના નમુના વડે ઉત્સર્જિત કરેલા પ્રકાશ જ્યારે પ્રિઝમ માંથી પસાર થાય છે વખતે અમુક ચોક્કસ કેટલીક તરંગલંબાઇમાં અલગ થાય છે. આવા ઉત્સર્જન વર્ણપટ જે તરંગ લંબાઈ નો ફોટોગ્રાફિક રેકોર્ડ છે તેને રેખા વર્ણપટ કહે છે.

  • યોગ્ય માપ નો કોઈપણ નમૂનો ઘણી મોટી સંખ્યામાં પરમાણુઓ ધરાવે છે.
  • શ્વેત પ્રકાશને વાયુ રૂપ પરમાણુ માંથી પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે જે વર્ણપટ બને તે રેખીય અવશોષણ વર્ણપટ કહેવાય છે. અને શ્વેત પ્રકાશને આણ્વીય વાયુ માંથી પસાર કરવામાં આવે અને જે વર્ણપટ રચાય તેને પટ્ટી અવશોષણ વર્ણપટ કહેવાય છે.
પરમાણ્વીય અવશોષણ વર્ણપટ :- પ્રાયોગિક ધોરણે રાસાયણિક સંયોજન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી બાષ્પ અથવા દ્રાવણમાંથી શ્વેત પ્રકાશ પસાર કરવામાં આવે છે તે સમયે શોષિત વિકિરણો વડે બનતા વર્ણપટને અવશોષણ વર્ણપટ કહેવાય છે.

- બિન ઉત્તેજિત પરમાણ્વીય હાઈડ્રોજન માંથી જ્યારે સફેદ પ્રકાશ પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે છિદ્ર અને  પ્રિઝમ માંથી પસાર થતો પ્રકાશમાં ઉત્સર્જિત થયેલી જ તરંગલંબાઇમાં તીવ્રતામાં ઘટાડો બતાવે છે. આવા રેકોર્ડ કરેલા અવશોષણ વર્ણપટને  રેખા વર્ણપટ પણ કહે છે. અને તે ઉત્સર્જિત વર્ણપટની ફોટોગ્રાફિક નેગેટિવ છે.


હાઈડ્રોજનનો રેખા વર્ણપટ અથવા વર્ણપટની  માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : જ્યારે વાયુમય હાઇડ્રોજન માંથી વિદ્યુતભાર પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે અણું H2 વિયોજિત  થાય છે.

  • હાઈડ્રોજન પરમાણુ ઉત્તેજિત થવાથી જુદી જુદી આવૃત્તિ વાળું વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ ( વિકિરણ ) ઉત્પન્ન થાય છે. જે હાઈડ્રોજન વર્ણપટ તરીકે ઓળખાય છે.
  • હાઈડ્રોજન વર્ણપટ કેટલીક શ્રેણીઓનું બનેલું છે જેને શોધનાર વૈજ્ઞાનિકો ના નામ પરથી દર્શાવવામાં આવે છે. જેમકે લાયમેનબામરપાશ્વન, બ્રેકેટ, અને ફૂન્ડ શ્રેણી પણ કહેવાય છે.
  • હાઈડ્રોજન વર્ણપટનું સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી નામના સાધનથી પૃથક્કરણ કરાય છે તેમ કરતાં વિવિધ અંતરે રેખાઓ જોવા મળે છે આવી રેખાઓને રેખીય વર્ણપટ પણ કહેવાય છે.
  • બામરે 1885માં દર્શાવ્યું કે જો વર્ણપટની રેખાઓને તરંગ સંખ્યામાં દર્શાવવામાં આવે તો હાઈડ્રોજન વર્ણપટની દ્રશ્યમાન રેખાઓ નીચેના સૂત્રનું પાલન કરે છે.

જ્યાં, n પૂર્ણાંક સંખ્યા છે.તે ત્રણ કે ત્રણ કરતા વધારે છે. ( n = પૂર્ણાંક સંખ્યા અને n ૩) છે.

  1. સૂત્ર દ્વારા વર્ણન કરાયેલી રેખાની શ્રેણીને બામર શ્રેણી કહેવાય છે.
  1. હાઈડ્રોજન વર્ણપટમાં બામણ શ્રેણીની રેખાઓજ માત્ર હોય છે જે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં દ્રશ્યમાન વિસ્તારમાં હોય છે.
  2. સ્વીડનના સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીના  નિષ્ણાંત  જોહાનિસ રુડબર્ગે નોંધ્યું કે હાઈડ્રોજન વર્ણપટ  રેખાઓની બધીજ શ્રેણીઓ નીચે મુજબ રજૂ કરી છે.

 રીડબર્ગ અચળાંક

 

જ્યાં n = 1,2,3,.....

n2 = n1 + 1, n1 + 2, n1 + 3..... વગેરે

  • બધાજ તત્વોમાં હાઈડ્રોજન પરમાણુનો સૌથી સરળ રેખા વર્ણપટ છે.
  •  તત્વ માટેનું રેખા વર્ણપટ અદ્વિતીય હોય છે અને દરેક તત્ત્વના રેખા વર્ણપટમાં એક પ્રકારની નિયમિતતા જોવા મળે છે.
  • પરમાણ્વીય હાઈડ્રોજનની વર્ણપટ ની રેખાઓ ની આકૃતિ નીચે મુજબ છે.

વધુ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા એટલે કે વધુ ભારે પરમાણુઓ માટે રેખીય વર્ણપટ જટિલ છે. તેની સમાનતા સમજવા તત્વોની ઇલેક્ટ્રોન રચના સમજવી ખૂબ મહત્વની છે.


રૂથરફોર્ડનો પરમાણુના નમુના વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : રૂથરફોર્ડ અને તેના સ્ટુડન્ટ હેન્સ ગાઇગર અને અર્નેસ્ટ માસ્ડર્ને સોનાના પાતળા પતરા પર a - કણોનો મારો ચલાવ્યો અને a- કણ પ્રકીર્ણનનો પ્રયોગ કરીને કેન્દ્રીય નમૂનો અથવા રૂથરફોર્ડનો પરમાણુ નમુનો શોધી કાઢ્યો. તેમના અંગેના મંતવ્યો નીચે મુજબ હતા.

  • ઘન વીજભારિત શક્તિશાળી રેડિયોસ ક્રિયાના a - કણને 100nm ના સોનાના પાતળા પતરા પર પાડવામાં આવે છે.
  • પ્રયોગ દરમિયાન સોનાના પાતળા પતરાની આસપાસ  ઝીંક સલ્ફાઇડનું મિશ્રણ લગાડવામાં આવે છે. જે પ્રસફુરણ પડદા નું કામ કરે છે. a - કણો જ્યારે પડદાને અથડાય છે ત્યારે પડદાની તે જગ્યાએ ઝબકારો થાય છે અને  ધબ્બા જેવો ડાઘ પડે છે અને પ્રસ્ફુરણ અસર ઉભી થાય છે.
  • થોમસનના નમૂના પ્રમાણે સોનાના દરેક પરમાણુ દળ એક સમાન રીતે સમગ્ર પરમાણુ પર પથરાયેલું હતું અને એમ માનેલું કે a - કણો એક સરખા દળમાંથી પસાર થઈ શકે તેટલી ઊર્જા શક્તિ ધરાવતા હશે. જેનું પરિણામ નીચે મુજબ જોવા મળ્યું હતું.
  • સોનાના વરખ માંથી ( પાતળા પતરામાંથી ) a - કણો પસાર થાય છે ત્યારે વિચલન પામતા નથી.
  • a- કણોમાંથી કોણીય વિચલન પામે તે સંખ્યા ખૂબ ઓછી હોય છે.
  • સોનાના પતરાપર અથડાયેલા a- કણો પૈકી ખૂબજ નહિવત એટલે કે એકાદ કિરણજ અથડાઈને 180° ના ખૂણે પરત ફરે છે.
  • એક વાત નોંધનીય છે કે થોમસનના કહ્યા પ્રમાણે a- કણો જ્યારે સોનાના પાતળા પત્તરા પર  ફેંકવાથી તેમાંથી પસાર થતી વખતે તેઓની ગતિ ધીમી થાય છે અને તેમની દિશા કોણીય રીતે બદલાય છે.


હાઈડ્રોજન પરમાણુ માટે બોહરના નમૂનાની વિગતવાર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : નિલ્સ બોહર સૌ પ્રથમ વૈજ્ઞાનિક હતા કે જેમણે . . 1913 માં હાઈડ્રોજન પરમાણુ ની રચના અને તેના વર્ણપટને પરિણાત્મક રીતે સમજાવ્યો હતો.

બોહરે રજુ કરેલો હાઈડ્રોજન પરમાણુ નમુનો નીચેની અભિધારણાઓ પર આધારિત છે.

(i.) હાઈડ્રોજન પરમાણુ માં રહેલો ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસ વર્તુળાકાર પથમાં ચોક્કસ ત્રીજ્યા અને ઊર્જા સાથે ફરે છે. પથને ક્ક્ષા, સ્થિર અવસ્થા, અથવા માન્ય ઉર્જા અવસ્થાઓ કહે છે.

(ii.) કક્ષામાંના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા સમય સાથે બદલાતી નથી પરંતુ જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનિક નીચલી સ્થિર કક્ષામાંથી  ઉપલી સ્થિર કક્ષામાં જાય છે ત્યારે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે.ઊર્જાનો ફેરફાર સતતપણે થતો નથી.

(iii.) બે સ્થિર અવસ્થાઓ જેમની વચ્ચે E ઉર્જાનો ફેરફાર હોય છે. અને તેમાં સક્રાંતિ થાય છે ત્યારે અવશોષિત થતાં અથવા ઉત્સર્જિત થતાં વિકિરણની નીચે મુજબના સમીકરણ થી દર્શાવી શકાય.

E = hv માટે v=  = E2 - E1/ h

જ્યાં E1 એટલે નીચા ઉર્જા સ્થળની ઊર્જા અને E2 એટલે ઉંચા ઉર્જાસ્તરની ઉર્જા રજૂઆત બોહર આવૃત્તિ નિયમ તરીકે ઓળખાય છે.

 

(iiii.) સ્થિર કક્ષામાં ના ઇલેક્ટ્રોનું કોણીય વેગમાન સમીકરણ નીચે મુજબ છે.

mevr = n ×     n = 1,2,૩,...

આમ ઇલેક્ટ્રોન  એવીજ  કક્ષાઓમાં ઘુમસે જેમના કોણીય વેગમાન  સંકલન ગુણક હોય એટલે કેટલીક કક્ષાઓજ માન્ય ગણાય છે.

-બોહરના નમૂના પ્રમાણે:

  • મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક - ઇલેક્ટ્રોન માટેની સ્થિર કક્ષાઓ ને n = 1, 2, 3, ....એમ દર્શાવેલ છે. સંકલિત સંખ્યાને મુખ્ય  ક્વોન્ટમ આંક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
  • સ્થિર કક્ષાઓ ની ત્રિજ્યાઓ ( બોહર ત્રિજ્યા ) નીચે મુજબની છે.

rn = n2a જ્યાં, a = 52.9 m

આમ પ્રથમ સ્થિર અવસ્થાની ત્રિજ્યાને બોહર કક્ષા કહેવાય છે. તેની ત્રિજ્યા 52.9 Pm થાય છે.

 - સામાન્ય રીતે હાઈડ્રોજન પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન કક્ષામાં મળી આવે છે. (  એટલે કે n = 1 ). જેમ n નું મૂલ્ય વધે છે તેમ r નું મૂલ્ય પણ વધે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રથી દૂર હોય છે.

  • ઇલેક્ટ્રોનિક સ્થિર અવસ્થાની ઉર્જા છે. આ ઇલેક્ટ્રોનિક સાથે સંકળાયેલો ખૂબ અગત્યનો ગુણધર્મ છે તેને નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે.

En = RH ( 1/n2 ) n = 1, 2, 3, ....

RH ને રીડબર્ગ  અચળાંક કહે છે. તથા તેનું મૂલ્ય 2.18 × 10-18 J છે. સૌથી નીચી અવસ્થામાં જેને ધારા ( ભૂમિ ) અવસ્થા કહે છે. આની ઉર્જા થાય છે. ( અહીં n = 1  છે )

E1 = -2.18 × 10-18 J ( 1/12 ) = 0.2.18 × 10-18 J

n = 2  માટે સ્થિર અવસ્થાની ઉર્જાનું મૂલ્ય થાય છે.

E2 = 2.18 × 10-18 J ( 1/22 ) = -0.545 × 10-18 J

  • ઉપરના સમીકરણોથી  સ્પષ્ટ થાય છે કે પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા ઈલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી છે. ત્રિજ્યાના મૂલ્ય નાના થતાં જાય છે. એટલે કે ઘટે છે જે ઈલેક્ટ્રોન અને કેન્દ્ર વચ્ચેના આકર્ષણને કારણે થાય છે.
  • કક્ષાઓમાં ઘૂમતા ઇલેક્ટ્રોનનો વેગ નક્કી થઈ શકે છે. અહીંયા સંપૂર્ણ પરિશુદ્ધ સમીકરણ આપ્યું નથી. ઇલેક્ટ્રોનના વેગની માત્રા કેન્દ્ર ઘન ભારના વધારા સાથે વધે છે. અને મુખ્ય  ક્વોન્ટમ આંકના વધારા સાથે ઘટે છે.
  • જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન માટે n=1  વાળી ઉર્જા અવસ્થા ન્યૂનતમ ઉર્જા વાળી અવસ્થા છે. જેને ધરા અવસ્થા કહેવાય છે. જ્યારે n= 1 વાળી અવસ્થાને ઇલેક્ટ્રોનની ઉત્તેજિત અવસ્થામાં કહેવાય છે.
  • જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનિક મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n = 00 સાથે સંકળાયેલ હોય છે  અને આયન થયેલો હાઈડ્રોજન પરમાણુ કહે છે.
  • જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર વડે આકર્ષાય છે અને તે n કક્ષામાં હોય છે ત્યારે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન થાય છે અને ઉર્જા ઘટે છે. માટે સમીકરણમાં ઋણ સંજ્ઞા મુકાય છે.
  • બોહરના સિદ્ધાંત મુજબ H, He+, Li2+, Be3+વગેરે જેવી હાઈડ્રોજન  જેવી જ  સ્પીસિઝ તરીકે ઓળખાતી એક ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી પ્રણાલીને લાગુ પાડી શકાય આને નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે.

En =  2.18 × 10-18  ( Z2 / n2 ) J અને ત્રિજ્યા નીચે મુજબ  દર્શાવાય.

rn = 52.9(n)2 / Z pm જ્યાં Z પરમાણ્વીય ક્રમાંક છે અને તેના મૂલ્યો 2, 3,  અનુક્રમે હિલિયમ અને લિથિયમ પરમાણુ માટે છે.

  • ઉપરના સમીકરણ પરથી સમજી શકાય છે કેના વધારા સાથે ઊર્જાના મૂલ્ય વધુ  ઋણ બનતા જાય છે અને ત્રિજ્યાના મૂલ્ય નાના થાય છે. એટલે કે ઘટે છે. જેમ r નું મૂલ્ય ઓછું તેમ ઇલેક્ટ્રોનિક કેન્દ્ર સાથે વધુ મજબૂતાઈથી બંધાયેલો હોય છે.


હાઈડ્રોજનના રેખા વર્ણપટની મુદ્દાસર સમજૂતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : બોહરના નમુનાનો ઉપયોગ કરીને હાઈડ્રોજન પરમાણુના રેખીય વર્ણપટની સમજુતી જથ્થાત્મક રીતે સમજાવી શકાય છે.

  • બોહરની અભિધારણા બે મુજબ જો ઇલેક્ટ્રોન નીચા મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાંથી ઊંચો મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાં જાય ત્યારે ઉર્જાનું અવશોષણ થાય છે અને ઊંચો મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાં જાય ત્યારે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન થાય છે.
  • ઘટનાને રીતે સમજી શકાય કે જ્યારે ઊંચી કક્ષામાંથી નીચે કક્ષામાં ખસે છે ત્યારે વિકિરણ ( ઉર્જા ) ઉત્સર્જિત થાય છે. હવે બંને કક્ષા વચ્ચેનો ઉર્જાનો તફાવત ( ગાળો ) નીચેના સમીકરણથી દર્શાવી શકાય છે.
  • ∆E =Ef - Ei

∆E = ( RH / n2f ) - ( RH / n2i )

જ્યાં ni અને nf પ્રારંભિક ( initial ) કક્ષા અને અંતિમ ( final ) કક્ષા દર્શાવે છે.

∆E = RH  ( 1/ n2i -  1 / n2f ) =  2.18 × 10-18 J ( 1/ n2i  -  1 / n2f )

ફોટોનના અવશોષણ કે ઉત્સર્જન સાથે સંકળાયેલી આવૃત્તિ નીચેના સમીકરણ પ્રમાણે ગણી શકાય.

V = ∆E / h = RH / h  ( 1/ n2i  -  1 / n2f )

=  2.18 × 10-18 J  / 6.626 × 10-34 Js  ( 1/ n2i  -  1 / n2f )

= 3.29 × 1015  ( 1/ n2i  -  1 / n2f ) HZ

અને તરંગ સંખ્યા ( v )ના સંદર્ભમાં

V = v / c = RH / hc  ( 1/ n2i  -  1 / n2f )

     = 3.29 × 1015 s-1 / 3 × 108 ms-1   ( 1/ n2i  -  1 / n2f )

    = 1.09677 × 107   ( 1/ n2i  -  1 / n2f ) m-1

  • અવશોષણ વર્ણપટની બાબતમાં nf > ni  છે. માટે ∆E નુ મૂલ્ય ઘન બને છે. આમ થવાથી ઉર્જા નું શોષણ થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન  દ્વારા ઊર્જાનું શોષણ થાય છે.
  • બીજી તરફ ઉત્સર્જન દરમિયાન nf < ni હોય છે. માટે ∆E નું મૂલ્ય ઋણ બને છે. પરિણામે ઉત્સર્જન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે.
  •  રિડબર્ગે ઉપયોગ કર્યો હતો તે અને ઉપરોક્ત આપણું સમીકરણ સમાન છે. રિડબર્ગે કરેલી ગણતરી તે સમયે પ્રાપ્ત પ્રાયોગિક માહિતી પરથી કરી હતી.
  • વધુમાં અવશોષણ અથવા ઉત્સર્જન વર્ણપટમાં મળી આવતી દરેક રેખા સૂચવે છે. કે કોઈ ચોક્કસ સક્રાંતિ હાઈડ્રોજન પરમાણુમાં થાય છે. હાઈડ્રોજન પરમાણુ ની મોટી સંખ્યાને લીધે જુ