Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается или поглощается один фотон с энергией

Название дисциплины: «Физика»
Номер группы: ЭРСО 19-1

Форма и дата занятия: Урок лекция 02.06.2020 г.
ФИО преподавателя: Раимгулова Зулейха Фазыловна raimgulova1961@mail.ru
Срок выполнения (сдачи) задания: 02.06.2020г.

Дата консультации: 02.06.2020

Задание. 1. Изучить теорию по предложенному материалу и по ссылке и оформить опорный конспект в тетради.

Презентация Квантовые постулаты Бора. Модель атома Томсона и Резерфорда https://infourok.ru/prezentaciya-po-fizike-klass-model-atomaopit-rezerforda-postulati-bora-1854207.html

Тема: Квантовые постулаты Бора. Модель атома Томсона и Резерфорда

Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных принадлежит Дж. Томсону (1903 г.). Он считал, что атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар радиусом примерно равным 10^–10 м, внутри которого около своих положений равновесия колеблются электроны. Следовательно, атом в целом нейтрален.

Рис. 1. Модель атома Дж. Томсона.

Через несколько лет в было доказано, что модель Томсона неверна.

Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом и его сотрудниками Э. Марсденом и Х. Гейгером в 1909–1911 годах. Резерфорд предложил применить зондирование атома с помощью α-частиц, которые возникают при радиоактивных превращениях. Масса α-частиц приблизительно в 7300 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен двум элементарным зарядам. Резерфорд, исследуя прохождение α-частиц через золотую фольгу (1мкм) показал, что основная часть испытывает незначительные отклонения, однако, некоторые α-частицы резко отклоняются от первоначального направления. Так как электроны не могут так сильно отклонять движение таких тяжелых и быстрых частиц, то Резерфорд пришел к выводу, что в центре атома находится плотное положительно заряженное ядро, диаметр которого не превышает 10^–14–10^–15м. Заряд ядра должен быть равен суммарному заряду всех электронов, входящих в состав атома. Таким образом, атом в целом нейтрален.

На основании своих исследований Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель атома. Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Вокруг ядра, имеющего заряд Ze (Z – порядковый номер элемента, е – элементарный заряд), размер 10^–14–10^–15 м и массу = массе атома, в области 10^-10м по замкнутым орбитам движутся, подобно планетам, электроны (рис.2). Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро.

Рис.2. Планетарная модель атома Резерфорда. Показаны круговые орбиты четырех электронов.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны.

Правило квантования Бора записывается в виде

r_n – радиус n-ой орбиты; v – скорость электрона на этой орбите; m_evr_n – момент импульса электрона на этой орбите; n – целое число, кроме нуля.

Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается или поглощается один фотон с энергией

hν_nm = E_n – E_m,

где h – постоянная Планка. Е_n и Е_m – энергии стационарных состояний атома до и после излучения или поглощения. Отсюда можно выразить частоту излучения:

Постулаты Бора позволили рассчитать спектр атома водорода.

До Резерфорда было установлено, что атом нейтрален, в его состав входят электроны, следовательно, должен содержаться также положительный заряд. Целью опытов Резерфорда – установить строение атомов. Выделяемый, с помощью узкого отверстия в свинцовом контейнере пучок альфа-частиц (ядер атома гелия ₂He⁴), испускаемых радиоактивным источником, падал на тонкую металлическую фольгу.

При прохождении через фольгу альфа-частицы отклонялись от первоначального направления движения на различные углы. Рассеянные альфа-частицы ударялись об экран, покрытый сернистым цинком, и вызываемые ими вспышки света наблюдались в микроскоп. Микроскоп и экран можно было вращать вокруг оси, проходящей через центр фольги, и устанавливать под любым углом. Весь прибор помещался в вакуумную камеру, чтобы устранить рассеяние альфа-частиц за счет столкновения с молекулами воздуха.

Основываясь на данных выводах Резерфорд предложил ядерную или планетарную модель атома. Согласно Резерфорду атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено тяжелое положительно заряженное ядро, имеющее размеры до ~10^-12 см, а вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны, суммарный заряд которых равен по модулю заряду ядра. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре.

Выход из противоречия предложил Бор, который выдвинул следующие постулаты:

1) Из бесконечного множества электронных орбит, возможных для электрона в атоме с точки зрения классической механики, на самом деле реализуются лишь некоторые, называемые стационарными. Находясь на стационарной орбите электрон не излучает энергию (э/м волны) хотя и движется с ускорением. Для стационарной орбиты момент импульса электрона должен быть целым кратным от постоянной величины ( = h/2p – постоянная Дирака).

Тема: Способы регистрации заряженных частиц. Применение изотопов при диагностике

Способы регистрации заряженных частиц

https://yandex.ru/search/?text=Способы%20регистрации%20заряженных%20частиц.%20Применение%20изотопов%20при%20диагностике&lr=100840&clid=1955454&win=421

Сегодня кажется почти неправдоподобным, сколько открытий в физике атомного ядра было сделано с использованием природных источников радиоактивного излучения с энергией всего лишь несколько МэВ и простейших детектирующих устройств. Открыто атомное ядро, получены его размеры, впервые наблюдалась ядерная реакция, обнаружено явление радиоактивности, открыты нейтрон и протон, предсказано существование нейтрино и т.д. Основным детектором частиц долгое время была пластинка, с нанесенным на нее слоем сернистого цинка. Частицы регистрировались глазом по производимым ими в сернистом цинке вспышкам света.

Со временем экспериментальные установки становились все сложней. Развивалась техника ускорения и детектирования частиц, ядерная электроника. Успехи в физике ядра и элементарных частиц все в большей степени определяются прогрессом в этих областях. Нобелевские премии по физике часто присуждаются за работы в области техники физического эксперимента.

Детекторы служат как для регистрации самого факта наличия частицы так и для определения её энергии и импульса, траектории движения частицы и др. характеристик. Для регистрации частиц часто используют детекторы которые максимально чувствительны к регистрации определенной частицы и не чувствуют большой фон создаваемый другими частицами.

Обычно в экспериментах по физике ядра и частиц необходимо выделять «нужные» события на гигантском фоне «ненужных» событий, может быть одно из миллиарда. Для этого используют различные комбинации счётчиков и методов регистрации.

Регистрация заряженных частиц основана на явлении ионизации или возбуждении атомов, которое они вызывают в веществе детектора. На этом основана работа таких детекторов как камера Вильсона, пузырьковая камера, искровая камера, фотоэмульсии, газовые сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы.

12 3 Следующая ⇒