Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.

Обратная связь

Презентация на тему Модель атома

Содержание

2. Тема 7. Модели атомов.Атом водорода по теории
3. 7.1. Закономерности в атомных спектрахИзолированные атомы в
4. Линейчатые спектры излучения в видимой области: водород,
6. Швейцарский физик Й.Бальмер в 1885 году установил,
7. Дальнейшие исследования показали, что в спектре водорода имеется еще несколько серий:
8. Обобщенная формула Й. Бальмерагде k =
9. Атом сложная система, имеющая сложный спектрВидимая областьИнфракрасная обл.Ультрафиолетовая обл.
10. Существовало много моделей атомов: Модель атома Томсона
11. и теории строения атома.В 1899 г. открыл
12. Планетарная модель строения атомаКонец ХIХ - начало ХХ века
13. 7.2. Ядерная модель атома (модель Резерфорда). Скорость
14. Узкий пучок α-частиц испускался радиоактивным веществом и
15. Обнаружилось, что некоторые α-частицы отклонялись
16. Однако, такая модель была в явном противоречии
17. Планетарная модель атома противоречит электродинамике Максвелла
18. Согласно которой, ускоренно движущийся заряд излучает электромагнитные волны.
19. При движении по окружности имеется центростремительное ускорение.
20. Попыткой спасения планетарной модели атома стали постулаты Н. Бора
21. 7.3. Элементарная теория Бора. БОР Нильс Хендрик
22. Атом следует описывать как «пирамиду» стационарных энергетических
23. ЕnEm > En Поглощение энергии
24. ЕnEm > En Излучение энергии
25. Постулаты Бора Первый постулат (постулат стационарных состояний):
26. Правило частот:частота излучаемой линии, равна или
27. Правило квантования орбит: из всех орбит электрона
28. Радиус первой орбиты водородного атома называют Боровским
29. Внутренняя энергия атома слагается из кинетической энергии
30. Ясно, видно, что Wn принимает только дискретные
31. Атом сложная система, имеющая сложный спектрВидимая областьИнфракрасная обл.Ультрафиолетовая обл.
32. При переходе электрона в атоме водорода из
33. Серьезным успехом теории Бора явилось: вычисление постоянной
34. Бор теоретически вычислил отношение массы протона к
35. Однако наряду с успехами в теории Бора
36. Стало ясно, что теория Бора является лишь
37. Дальнейшее развитие квантовой механики привело к отказу от механической картины движения электрона в поле ядра
38. 7.4. Опыт Франка и Герца. Существование
39. В трубке, заполненной парами ртути при давлении
40. Электроны ускорялись разностью потенциалов U между катодом
41. U = 4,86 – соответствует 1-му потенциалу возбуждения
42. Согласно Боровский теории: каждый из атомов ртути
43. Из опыта следует, что при увеличении ускоряющего
44. Пока разность потенциалов между катодом и сеткой
45. Электроны, потерявшие свою кинетическую энергию уже не
46. Таким образом, опыт показал, что электроны передают
47. Атомы ртути, получившие при соударении с электронами
48. Скачать презентацию
49. Похожие презентации

Тема 7. Модели атомов.Атом водорода по теории Бора.77.1. Закономерности в атомных спектрах77.2. Ядерная модель атомов7.3. Элементарная теория Бора7.4. Опыт Франка и ГерцаСегодня: *

Курс лекций по физике Степанова Екатерина Николаевна доцент кафедрыОФ ФТИ ТПУСегодня: *

7.1. Закономерности в атомных спектрахИзолированные атомы в виде разреженного газа или паров

Линейчатые спектры излучения в видимой области: водород, ртуть, неон. Спектр поглощения водородаДискретность,

Швейцарский физик Й.Бальмер в 1885 году установил, что длины волн серии в

Дальнейшие исследования показали, что в спектре водорода имеется еще несколько серий:

Обобщенная формула Й. Бальмерагде k = 1, 2, 3,…;

Атом сложная система, имеющая сложный спектрВидимая областьИнфракрасная обл.Ультрафиолетовая обл.

Существовало много моделей атомов: Модель атома Томсона (1903 г.): сфера, равномерно заполненная

и теории строения атома.В 1899 г. открыл альфа - и бета-лучи. Вместе

Планетарная модель строения атомаКонец ХIХ - начало ХХ века

7.2. Ядерная модель атома (модель Резерфорда). Скорость α - частиц = 107

Узкий пучок α-частиц испускался радиоактивным веществом и попадал на фольгу. При прохождении

Обнаружилось, что некоторые α-частицы отклонялись на большие углы, до 180º.

Однако, такая модель была в явном противоречии с классической электродинамикой, т.к. электрон,

Планетарная модель атома противоречит электродинамике Максвелла

Согласно которой, ускоренно движущийся заряд излучает электромагнитные волны.

При движении по окружности имеется центростремительное ускорение. Поэтому электрон должен терять энергию

Попыткой спасения планетарной модели атома стали постулаты Н. Бора

7.3. Элементарная теория Бора. БОР Нильс Хендрик Давид (1885–1962) – Выдающийся датский

Атом следует описывать как «пирамиду» стационарных энергетических состояний. Пребывая в одном из

Постулаты Бора Первый постулат (постулат стационарных состояний): электроны движутся только по определенным

Правило частот:частота излучаемой линии, равна или

Правило квантования орбит: из всех орбит электрона возможны только те, для которых

Радиус первой орбиты водородного атома называют Боровским радиусом. При n =1, Z

Внутренняя энергия атома слагается из кинетической энергии электрона (ядро неподвижно) и потенциальной

Ясно, видно, что Wn принимает только дискретные значения энергии, т. к. n

При переходе электрона в атоме водорода из состояния n в состояние k

Серьезным успехом теории Бора явилось: вычисление постоянной Ридберга для водородоподобных систем и

Бор теоретически вычислил отношение массы протона к массе электрона mp/me = 1847,

Однако наряду с успехами в теории Бора с самого начала обнаружились существенные

Стало ясно, что теория Бора является лишь переходным этапом на пути создания

Дальнейшее развитие квантовой механики привело к отказу от механической картины движения электрона в поле ядра

7.4. Опыт Франка и Герца. Существование дискретных энергетических уровней атома подтверждается

В трубке, заполненной парами ртути при давлении р ≈ 1 мм

Электроны ускорялись разностью потенциалов U между катодом и сеткой. Эту разность потенциалов

U = 4,86 – соответствует 1-му потенциалу возбуждения

Согласно Боровский теории: каждый из атомов ртути может получить лишь вполне определенную

Из опыта следует, что при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,86 В

Пока разность потенциалов между катодом и сеткой меньше 4,86 В, электроны, встречая

Электроны, потерявшие свою кинетическую энергию уже не смогут преодолеть тормозящий потенциал и

Таким образом, опыт показал, что электроны передают свою энергию атомам ртути порциями,

Атомы ртути, получившие при соударении с электронами энергию , переходят в возбужденное

Таким образом, если теория верна, то атомы ртути, бомбардируемые электронами с энергией

Слайды презентации

Слайд 2 Тема 7. Модели атомов.
Атом водорода по теории Бора.
77.1.

Закономерности в атомных спектрах
77.2. Ядерная модель атомов
7.3. Элементарная теория

Бора

7.4. Опыт Франка и Герца

Сегодня: *

Слайд 3 7.1. Закономерности в атомных спектрах
Изолированные атомы в виде

7.1. Закономерности в атомных спектрахИзолированные атомы в виде разреженного газа или

разреженного газа или паров металлов испускают спектр, состоящий из

отдельных спектральных линий (линейчатый спектр). Изучение атомных спектров послужило ключом к познанию строения атомов.
линии в спектрах расположены не беспорядочно, а сериями.
расстояние между линиями в серии закономерно уменьшается по мере перехода от длинных волн к коротким.

Слайд 4 Линейчатые спектры излучения в видимой области: водород, ртуть,

Линейчатые спектры излучения в видимой области: водород, ртуть, неон. Спектр поглощения

неон. Спектр поглощения водорода
Дискретность, квантованность спектров излучения свидетельствует о

дискретности процессов, приводящих к их появлению

Слайд 5

Слайд 6 Швейцарский физик Й.Бальмер в 1885 году установил, что

Швейцарский физик Й.Бальмер в 1885 году установил, что длины волн серии

длины волн серии в видимой части спектра водорода могут

быть представлены формулой (формула Бальмера):

, где λ0 = const, n = 3, 4, 5,…

R′ = 1,09·107 м-1 – постоянная Ридберга.
В физике постоянной Ридберга называют и другую величину равную R = R′·с.
R = 3,29·1015 c-1

или

Слайд 7 Дальнейшие исследования показали, что в спектре водорода имеется

еще несколько серий:

Слайд 8 Обобщенная формула Й. Бальмера
где k = 1,

2, 3,…; n =

k + 1, k + 2,….

или

Слайд 9 Атом сложная система, имеющая сложный спектр

Видимая
область
Инфракрасная

обл.
Ультрафиолетовая обл.

Слайд 10 Существовало много моделей атомов:
Модель атома Томсона (1903

Существовало много моделей атомов: Модель атома Томсона (1903 г.): сфера, равномерно

г.): сфера, равномерно заполненная положительным электричеством, внутри которой находятся

электроны

Модель атома: сфера, в центре которой находилось положительно заряженное ядро, а вокруг него располагались электроны

Планетарная модель атома, предложенная Э. Резерфордом

Слайд 11
и теории строения атома.
В 1899 г. открыл альфа

и теории строения атома.В 1899 г. открыл альфа - и бета-лучи.

- и бета-лучи. Вместе с Ф. Содди в 1903

г. разработал теорию радиоактивного распада и установил закон радиоактивных превращений. В 1903 г. доказал, что альфа-лучи состоят из положительно заряженных частиц. Предсказал существование трансурановых элементов.
В 1908 г. ему была присуждена Нобелевская премия.

Резерфорд Эрнест (1871–1937) – английский физик, основоположник ядерной физики. Его исследования посвящены атомной и ядерной физике, радиоактивности.
Своими фундаментальными открытиями в этих областях заложил основы современного учения о радиоактивности

Слайд 12 Планетарная модель строения атома
Конец ХIХ - начало ХХ

века

Слайд 13

7.2. Ядерная модель атома (модель Резерфорда).
Скорость α

7.2. Ядерная модель атома (модель Резерфорда). Скорость α - частиц =

- частиц = 107 м/с = 104 км/сек.
α -

частица имеет положительный заряд равный +2е.
Опыт осуществлялся по схеме

Слайд 14

Узкий пучок α-частиц испускался радиоактивным веществом и попадал

Узкий пучок α-частиц испускался радиоактивным веществом и попадал на фольгу. При

на фольгу. При прохождении через фольгу α-частицы отклонялись на

различные углы.
Рассеянные частицы ударялись об экран, покрытый ZnS и вызываемые им вспышки света, сцинцилляции, наблюдались в микроскоп.
Микроскоп и связанный с ним экран можно было вращать вокруг оси, проходящей через центр фольги. Т.о. можно было всегда измерить угол отклонения.
Весь прибор помещался в откачиваемый объем, чтобы устранить рассеяние α-частиц за счет столкновений с молекулами воздуха.

Слайд 15 Обнаружилось, что некоторые α-частицы отклонялись на

большие углы, до 180º. Резерфорд понял, что такое отклонение

возможно лишь при встрече с положительно заряженной частицей большей массы. Малая вероятность отклонения на большие углы говорила, что эта положительная частица имеет малые размеры, ≅10–14 м.

Электроны, по Резерфорду, движутся вокруг ядра.
Оказалось, что радиус ядра R ≈ (10−14 ÷ 10−15) м и зависит от числа нуклонов в ядре.

Слайд 16 Однако, такая модель была в явном противоречии с

Однако, такая модель была в явном противоречии с классической электродинамикой, т.к.

классической электродинамикой, т.к. электрон, двигаясь по окружности, т.е. с

нормальным ускорением, должен был излучать энергию, следовательно, замедлять скорость и упасть на ядро. Таким образом, модель Резерфорда не могла объяснить, почему атом устойчив.

Слайд 17 Планетарная модель атома противоречит электродинамике Максвелла

Слайд 18 Согласно которой, ускоренно движущийся заряд излучает электромагнитные волны.

Слайд 19 При движении по окружности имеется центростремительное ускорение. Поэтому

При движении по окружности имеется центростремительное ускорение. Поэтому электрон должен терять

электрон должен терять энергию на электромагнитное излучение и

падать на ядро.
Нестабильный атом?!

Слайд 20

Попыткой спасения планетарной модели атома стали

постулаты Н. Бора

Слайд 21
7.3. Элементарная теория Бора.
БОР Нильс Хендрик Давид

7.3. Элементарная теория Бора. БОР Нильс Хендрик Давид (1885–1962) – Выдающийся

(1885–1962) – Выдающийся датский физик-теоретик, один из создателей современной

физики.
Сформулировал идею о дискретности

энергетических состояний атомов, в свете новых идей построил атомную модель, открыв условия устойчивости атомов, и объяснил большой круг явлений. Создал первую квантовую модель атома, основанную на двух постулатах, которые прямо противоречили классическим представлениям и законам. Бор много сделал для развития ядерной физики. Он – автор теории составного ядра, один из создателей капельной модели ядра и теории деления атомного ядра.

Слайд 22 Атом следует описывать как «пирамиду» стационарных энергетических состояний.

Атом следует описывать как «пирамиду» стационарных энергетических состояний. Пребывая в одном

Пребывая в одном из стационарных состояний, атом не излучает

энергию.
При переходах между стационарными состояниями атом поглощает или излучает квант энергии. При поглощении энергии атом переходит в более энергетическое состояние.

Слайд 23 Еn
Em > En
Поглощение

энергии

Слайд 24 Еn
Em > En
Излучение

энергии

Слайд 25

Постулаты Бора
Первый постулат (постулат стационарных состояний):

Постулаты Бора Первый постулат (постулат стационарных состояний): электроны движутся только по

электроны движутся только по определенным (стационарным) орбитам.
При этом,

даже двигаясь с ускорением, они не излучают энергию.
Второй постулат (правило частот): излучение и поглощение энергии в виде кванта hν происходит лишь при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое. Величина светового кванта равна разности энергий тех стационарных состояний, между которыми совершается скачок электрона .

Слайд 26 Правило частот:
частота излучаемой линии, равна

или

Слайд 27 Правило квантования орбит: из всех орбит электрона возможны

Правило квантования орбит: из всех орбит электрона возможны только те, для

только те, для которых момент импульса равен целому кратному

постоянной Планка
meυr = nħ
где n = 1, 2, 3,… главное квантовое число.

Уравнение движения электрона получим из равенства центробежной силе кулоновской силе:

Слайд 28 Радиус первой орбиты водородного атома называют Боровским радиусом.

Радиус первой орбиты водородного атома называют Боровским радиусом. При n =1,

При n =1, Z = 1 для водорода имеем:

= 0,529·10–10 м.

Å=

Слайд 29 Внутренняя энергия атома слагается из кинетической энергии электрона

Внутренняя энергия атома слагается из кинетической энергии электрона (ядро неподвижно) и

(ядро неподвижно) и потенциальной энергией взаимодействия электрона с ядром.

Из

уравнения движения электрона следует, что

– кинетическая энергия равна потенциальной.

Для атома водорода

Слайд 30 Ясно, видно, что Wn принимает только дискретные значения

Ясно, видно, что Wn принимает только дискретные значения энергии, т. к.

энергии, т. к. n = 1, 2, 3….
Схема энергетических

уровней определяемых

( ) показана на рисунке

Слайд 31 Атом сложная система, имеющая сложный спектр

Видимая
область
Инфракрасная

обл.
Ультрафиолетовая обл.

Слайд 32 При переходе электрона в атоме водорода из состояния

При переходе электрона в атоме водорода из состояния n в состояние

n в состояние k излучается фотон с энергией:
и частота

излучения,

Мы получили обобщенную формулу Бальмера, которая хорошо согласуется с экспериментом, где постоянная Ридберга

Слайд 33 Серьезным успехом теории Бора явилось:
вычисление постоянной Ридберга

Серьезным успехом теории Бора явилось: вычисление постоянной Ридберга для водородоподобных систем

для водородоподобных систем и
объяснение структуры их линейчатых спектров.

Бору удалось объяснить линии спектра ионизованного гелия.

Слайд 34 Бор теоретически вычислил отношение массы протона к массе

Бор теоретически вычислил отношение массы протона к массе электрона mp/me =

электрона mp/me = 1847, это находится в соответствии с

экспериментом.
Все это было важным подтверждением основных идей, содержащихся в теории Бора.
Теория Бора сыграла огромную роль в создании атомной физики. В период ее развития (1913 – 1925 гг.) были сделаны важные открытия.

Слайд 35

Однако наряду с успехами в теории Бора с

Однако наряду с успехами в теории Бора с самого начала обнаружились

самого начала обнаружились существенные недостатки.
Главнейшее – внутренняя противоречивость

теории: механическое соединение классической физики с квантовыми постулатами.
Теория не могла объяснить вопрос об интенсивностях спектральных линий.
Серьезной неудачей являлась абсолютная невозможность применить теорию для объяснения спектров гелия (He) (два электрона на орбите, и уже теория Бора не справляется).

Слайд 36

Стало ясно, что теория Бора является лишь переходным

Стало ясно, что теория Бора является лишь переходным этапом на пути

этапом на пути создания более общей и правильной теории.

Такой теорией и являлась квантовая (волновая) механика.

Слайд 37 Дальнейшее развитие квантовой механики привело к отказу от

механической картины движения электрона в поле ядра

Слайд 38

7.4. Опыт Франка и Герца.
Существование дискретных

энергетических уровней атома подтверждается опытом Франка и Герца.
Немецкие

ученые Джеймс Франк и Густав Герц, за экспериментальные исследования дискретности энергетического уровня получили Нобелевскую премию в 1925 г.

Слайд 39 В трубке, заполненной парами ртути при давлении

р ≈ 1 мм рт.ст., три электрода, катод –

сетка – анод.

Слайд 40

Электроны ускорялись разностью потенциалов U между катодом и

Электроны ускорялись разностью потенциалов U между катодом и сеткой. Эту разность

сеткой. Эту разность потенциалов можно было изменять с помощью

потенциометра П. Между сеткой и анодом тормозящее поле (≈ 0,5В).
Определялась зависимость тока через гальванометр (Г) от разности потенциалов между катодом и сеткой (U). Они получили такую зависимость:

Слайд 41 U = 4,86 – соответствует 1-му

потенциалу возбуждения

Слайд 42 Согласно Боровский теории: каждый из атомов ртути может

Согласно Боровский теории: каждый из атомов ртути может получить лишь вполне

получить лишь вполне определенную энергию, переходя в одно из

возбужденных состояний поэтому если в атомах действительно существуют стационарные состояния, то электроны, сталкиваясь с атомами ртути, должны терять энергию дискретно, определенными порциями, равными разности энергии соответствующих стационарных состояний атома.

Слайд 43 Из опыта следует, что при увеличении ускоряющего потенциала

Из опыта следует, что при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,86

вплоть до 4,86 В анодный ток возрастает монотонно, его

значение проходит через максимум (4,86 В), затем резко уменьшается и возрастает вновь.
Дальнейшие максимумы наблюдаются при 2·4.86 B и 3·4.86 B.

Ближайшим к основному, невозбужденному состоянию атома ртути является возбужденное состояние, отстоящее по шкале энергий на 4,86 В.

Слайд 44 Пока разность потенциалов между катодом и сеткой меньше

Пока разность потенциалов между катодом и сеткой меньше 4,86 В, электроны,

4,86 В, электроны, встречая на своем пути атомы ртути,

испытывают с ними только упругие соударения.
При eφ = 4,86 эВ энергия электрона становится достаточной, чтобы вызвать неупругий удар, при котором электрон отдает атому ртути всю кинетическую энергию, возбуждая переход одного из электронов атома из нормального состояния в возбужденное.

Слайд 45 Электроны, потерявшие свою кинетическую энергию уже не смогут

Электроны, потерявшие свою кинетическую энергию уже не смогут преодолеть тормозящий потенциал

преодолеть тормозящий потенциал и достигнуть анода. Этим и объясняется

резкое падение анодного тока при eφ = 4,86 эВ. При значениях энергии, кратных 4,86, электроны могут испытывать с атомами ртути 2, 3, … неупругих соударения, потеряв при этом полностью свою энергию и не достигнуть анода, т.е. должно наблюдаться резкое падение анодного тока. Что действительно наблюдалось на опыте.

Слайд 46 Таким образом, опыт показал, что электроны передают свою

Таким образом, опыт показал, что электроны передают свою энергию атомам ртути

энергию атомам ртути порциями, причем 4,86 эВ – наименьшая

возможная порция которая может быть поглощена атомом ртути в основном энергетическом состоянии.
Следовательно, идея Бора о существовании в атомах стационарных состояний блестяще выдержала проверку экспериментом.