Презентация к уроку Постулаты Бора. Строение атома.

Строение атома. Постулаты Бора. Модель атома Резерфорда по Бору готовимся к ЕГЭ 11 класс

Смирнова С.Г.
учитель физики
МОУ «Луховский лицей»

Свойства атомов. Модели атомов  Начало XX века Основные свойства атома

1) атом электронейтрален2) атом устойчив3) в состав атома входят электроны4) спектр атома линейчатый

Первая модель атома (1897 год) – Дж. Дж. Томсон положительный заряд занимает весь объем атома (rат ~ 10-8 м), внутри этого объема находятся электроны.






Согласно теореме Ирншоу, система электрических зарядов не может находиться в состоянии устойчивого равновесия лишь под действием кулоновских сил, поэтому атом такой структуры должен быть неустойчивым и распадаться.

Планетарная модель атома Э. Резерфорда
Опыты по исследованию распределения положительного заряда в атоме в 1911 году – Э. Резерфорд и его ученики.

1.Согласно теории Максвелла, частицы, движущиеся с ускорением, излучают электромагнитные волны и, благодаря этому, непрерывно теряют энергию.
Поэтому электрон, начинающий вращаться вокруг ядра, как показали расчеты, за время, равное 10-8 с, должен упасть на ядро.
Однако, атомы в невозбужденном состоянии энергию не излучают и существуют бесконечно долго.
2. Электрон, двигаясь вокруг ядра по орбите все меньшего радиуса, непрерывно излучает энергию, следовательно, спектр излучения атомов должен быть непрерывным. Из опытов известно, что спектр излучения атома состоит из отдельных цветных линий, разделенных темными полосами, это означает, что спектр атома линейчатый.

Излучение, как правило, по своему составу сложное, в спектре представлены волны разной длины. Вид спектра определится излучателем. Спектры излучения могут быть линейчатыми, сплошными, полосатыми.
Нагретые твердые тела, а также жидкости – сплошной спектр.





Атомы излучают линейчатые спектры. Каждый атом – свой спектр излучения.
Это утверждение лежит в основе спектрального анализа. Спектр вещества зависит только от свойств атомов данного вещества и не зависит от способа возбуждения свечения атома.

Молекулы имеют полосатый спектр, он состоит из ярких полос, разделенных темными промежутками. Полоса в свою очередь представляет собой набор ярких линий, расположенных очень близко друг к другу.








Наиболее простой спектр излучения у атома водорода.
Атом водорода состоит из ядра, вокруг которого обращается один электрон. В видимой части спектра атом водорода излучает 4 линии, соответствующие длинам волн 656 нм, 486 нм, 434нм и 410 нм.

Дж. Бальмер показал, что эти линии можно описать формулой:

R – постоянная Ридберга, равная R = 1,097  107 м-1. Спектральные линии серии Бальмера в ультрафиолетовой части спектра при n > 6.
Серия Лаймана (k = 2, 3, 4, …) – ультрафиолетовая часть спектра

Cерия Пашена (k = 4, 5, 6, …) – инфракрасная часть спектра

Модель атома Бора (1912 год)

Два постулата Н. Бора
1. В атоме существуют орбиты, называемые стационарными,
двигаясь по которым электрон не излучает.
2. Излучение и поглощение энергии атомом происходит
при переходе с одной стационарной орбиты на другую.
Энергия испускаемого (поглощаемого) фотона равнаh = E2 – E1,где h – постоянная Планка, h = 6,626176  10-34 Дж  с,  – частота испускаемого (поглощаемого) фотона.
Условие стационарности n-ой орбиты по Бору:mvnrn = n ħ, n – положительное число, называемое главным квантовым числом. Оно указывает номер орбиты, по которой может обращаться электрон.

Полная энергия электрона, движущегося по первой боровской орбите
E1 = – 2,17  10-18 Дж = – 13,6 эВ
При переходе электрона с k-ой орбиты на n-ю будет излучаться фотон, энергия которого h равна

Длина волны излучения определяется соотношением

Полная энергия электрона, движущегося по n-ой боровской орбите

Квантовое число, определяющее номер орбиты, по которой движется электрон, определяет так называемые энергетические уровни.
Низший энергетический уровень атома водорода соответствует значению энергии

Для второго и последующих энергетических уровней значения энергии будут равны

E = E – E1 = – E1
Эта энергия называется энергией ионизации.
Из эксперимента – энергия ионизации водорода 13,6 эВ.
Достоинства теории атома Н.Бора:
Атом Бора устойчив, объяснение линейчатого характера излучения атома, выведена постоянная Ридберга, модель излучения и поглощения атома, определена энергия ионизации атома водорода.
Недостатки: невозможность объяснения спектров сложных атомов, тонкой структуры спектра, состава спектров излучения и т.д.
Изучение микромира требует совершенно новых подходов – создание квантовой механики.

Согласно принципу неопределенности одновременно одинаково точно измерить импульс и координату частицы, что противоречит основным понятиям классической механики.
Математически этот принцип записывается так:

Лазеры – приборы, создающие узкий пучок монохроматического когерентного излучения.
Самопроизвольное и вынужденное излучения.
Рубиновый лазер

Уровень 2 – метастабильное состояние (~10-3 с). Переходы – линия перехода 3  1, а большинство в – метастабильное состояние 2. Случайный переход одного из ионов 2  1 сопровождается излучением фотона, который в свою очередь вызывает вынужденное излучение.
Первые лазеры позволили получить излучение мощностью 1 кВт, в настоящее время импульсная мощность достигает 109 Вт.