Дослід Резерфорда. Будова атома. Хвиля де Бройля. Урок 80

уроки 80-83

​

​Тема: Дослід Резерфорда. Постулати Бора.

Енергетичні рівні атома

​Розділ IV.
Атомна та ядерна фізика

Основні терміни та закони:

Атом, модель атома Томсона, модель атома Резерфорда, модель атома Бора, постулати Бора, основний стан атома, збуджений стан атома, серія Лаймана, серія Бальмера, серія Пашена, корпускулярно-хвильовий

дуалізм, хвиля де Бройля.

1. ​ Демокріт (Стародавня Греція) – Передбачення наявність атома

2. Дальтон (Великобританія, 1800) – Прикладна атомна хімія

3. Крукс (Великобританія, кінець 19 століття) – винайшов електронно-променеву трубку для пояснення різних явищ електронів

4. Резерфорд (Велика Британія, 1909) – Підтвердження існування атомних ядер

5. Дж. Дж. Томсон (Великобританія, 1897) – Визначення присутності електронів за допомогою експерименту з електронно-променевою трубкою

6. Н. Бор (Данія, 1913) – Планетарна гіпотеза атома

7. А. Н. Бор (Данія, 1922) – Опис форми атомного ядра

8. де Бройль (Франція, 1923) – Запропонував коливання електронних частинок

9. Шредінгер (Австрія, 1926) – Математична ідентифікація електронних орбіт атома

10. Гейзенберг (Німеччина, 1927) – Описує стабільність електронної орбіти через принцип невизначеності

11. Р. Фейнман (США, 1965) – Дослідження квантової механіки

12. IBM (США, 1990) – створення мікроскопа, здатного спостерігати за атомами, перетворюючи атоми на частинки

​Атом — найдрібніша, хімічно неподільна частинка речовини розміром близько 0,0000000001 м.

​

ЕВОЛЮЦІЯ УЯВЛЕНЬ
ПРО БУДОВУ АТОМА

Вузький пучок альфа-частинок зі свинцевого контейнера спрямовувався на тонку золоту фольгу, а далі потрапляв в екран, покритий шаром кристалів цинк сульфіду. Якщо в такий екран улучала альфа-частинка, то в місці її влучання відбувався слабкий спалах світла. Вчені спостерігали спалахи за допомогою мікроскопа та реєстрували влучання альфа-частинок в екран.

​Модель атома Ернеста Резерфорда:

​● переважна більшість альфа-частинок проходить крізь золоту фольгу, не

змінюючи напрямку руху;

● деякі відхиляються від початкової траєкторії;

● приблизно одна з 20 000 частинок відскакувала від фольги, начебто

натикаючись на якусь перешкоду.

У 1911 р., після дослідів із розсіяння альфа-частинок, Резерфорд запропонував планетарну (ядерну) модель будови атома.

Під час дослідів було виявлено:

атом складається з позитивно зарядженого ядра, оточеного

негативно зарядженими частинками — електронами;

● 99,9 % маси і весь позитивний заряд атома зосереджені в ядрі атома;

● розмір ядра порівняно з атомом надзвичайно малий (діаметр атома

становить приблизно 10– 10 м, а ядра – 10–15 м).

​​Планетарна (ядерна) модель будови атома:

​Модифікацію планетарної моделі запропонував у 1913 р. данський

фізик Нільс Бор (1885-1962), який був упевнений, що розглядати будову

атома слід із позиції квантових уявлень. Бор припустив існування

особливих станів атомів і сформулював два постулати.

Модель атома Нільса Бора

Існують особливі стани атома, в яких він не випромінює енергію. Такі стани атома називають

стаціонарними.

​​​Перший постулат Н. Бора (про стаціонарні стани):

При переході з одного стаціонарного енергетичного

стану в інший атом випромінює або поглинає квант

електромагнітної енергії.

​​​Другий постулат Н. Бора (про квантові стрибки):

​Другий постулат Н. Бора (про квантові стрибки):

Multiple Choice

Електрон у атомі Гідрогену перейшов з першої орбіти на третю, а потім — з третьої на другу. Вкажіть, як змінювалася енергія атома.

•   спочатку зменшилася, а потім збільшилася

• спочатку збільшилася, а потім зменшилася

• спочатку не змінилася, а потім збільшилася

• спочатку не змінилася, а потім зменшилася

   

Multiple Choice

Е. Резерфорд розрахував розмір атома і атомного ядра. Вкажіть правильні числові значення цих величин.

• 10⁻¹⁰ см, 10⁻¹⁵ м

    

• 10⁻¹⁰ м, 10⁻¹⁵ м

• 10⁻¹⁰ м, 10⁻¹⁵ см

• 10⁻¹⁰ мм, 10⁻¹⁵ мм

Multiple Choice

Визначте формулювання першого постулату Бора.

• Атомна система може перебувати в будь-яких стаціонарних (квантових) енергетичних станах, кожному з яких відповідає певне значення енергії; перебуваючи у стаціонарному стані, атом не випромінює енергію.

•   Атомна система не може перебувати тільки в особливих стаціонарних (квантових) енергетичних станах, кожному з яких відповідає певне значення енергії; перебуваючи у стаціонарному стані, атом інколи випромінює енергію.

•   Атомна система не може перебувати будь-яких стаціонарних (квантових) енергетичних станах, кожному з яких відповідає певне значення енергії; перебуваючи у стаціонарному стані, атом завжди випромінює енергію.

• Атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних (квантових) енергетичних станах, кожному з яких відповідає певне значення енергії; перебуваючи у стаціонарному стані, атом не випромінює енергію.

Multiple Choice

У атомі негативно заряджений електрон притягується до ядра, яке має позитивний заряд, але не падає на ядро. Вкажіть прізвище вченого, який правильно пояснив цю суперечність.

• Бор
• Менделєєв
• Томсон
• Кюрі

​Корпускулярно-хвильовий дуалізм

​15 серпня 1892 —
19 березня 1987

​Хвиля де Бройля

Draw

Знайти довжину хвилі де Бройля для електрона, який рухається зі швидкістю 7,3·10⁶ м/с. Маса електрона 9,1·10^-31 кг.

Draw

Знайти швидкість нейтрона, довжина хвилі де Бройля для якого 1·10^-13 м. Маса нейтрона 1,67·10^-27 кг.

Домашнє завдання: §36, №№ 2531, 2532
2531. Електрон рухається зі швидкістю 600 км/с. Визначте довжину відповідної хвилі де Бройля.

2532. За якої швидкості руху електрона відповідна довжина хвилі де Бройля дорівнює 660 нм (тобто збігається з довжиною хвилі червоного світла в повітрі)?

Розв'язування задач
Урок 81

Домашнє завдання: §36 повт., № 2530

Види спектрів. Основи спектрального аналізу
Урок 82

​Спектральний аналіз відіграв важливу роль у відкритті багатьох хімічних елементів. Ось декілька прикладів:

• Гелій (He): Він був вперше виявлений на Сонці в 1868 році через спектральний аналіз сонячного випромінювання. Англійський астроном Джозеф Норман Локєр та французький астроном П'єр Жюль Жансен незалежно один від одного помітили незвичайні спектральні лінії, які не відповідали жодному відомому елементу на той момент.

• Ксенон (Xe): Цей елемент був виявлений в 1898 році у спектральному аналізі залишків кисню, арґону та інших газів, які залишилися після конденсації рідини, що перебувала в атмосфері рідкого повітря.

• Рубідій (Rb) та Цезій (Cs): Обидва елементи були вперше виявлені у 1860-х роках німецьким фізиком Робертом Бунзеном та його студентом Густавом Кірхгофом за допомогою спектрального аналізу минералів.

• Талій (Tl): Його вперше виявили в 1861 році англійський хімік Вільям Крукс та французький хімік Клод-Огюст Ламбер.

• ​Калій (K) та Натрій (Na): Ці два метали були виявлені в 19 столітті завдяки спектральному аналізу під час дослідження різних мінералів та солей.

• Індій (In) та Галій (Ga): Ці метали також були відкриті у 19 столітті, коли вчені проводили спектральний аналіз мінералів.

• Телур (Te): Він був виявлений в 1783 році німецьким хіміком Францем-Йозефом Мюллером за допомогою спектрального аналізу.

• Ітрій (Y) та Іттербій (Yb): Ці два елементи були відкриті у 19 столітті під час дослідження різних мінералів, зокрема, гранатів, за допомогою спектрального аналізу.

Спектральний аналіз виявився дуже потужним інструментом для виявлення нових хімічних елементів, і цей підхід і досі використовується в хімічних дослідженнях.

Домашнє завдання: §37, завд №1, стор. 258 pdf

Урок 83
Квантово - оптичні генератори. Лазери

​https://youtu.be/9l16M9jEYBU

​https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?f=atom_laser&l=ua

​https://ua.mozaweb.com/Extra-3D_sceni-Yak_ce_pracyuye_em_Laze_em_r-424953?&mode=directlink  

Multiple Choice

Випромінювання, яке виникає під впливом зовнішньої електромагнітної хвилі, називають

• індукованим (резонансним) випромінюванням

• індукованим (вимушеним) випромінюванням

• спонтанним (вимушеним) випромінюванням

• спонтанним (резонансним) випромінюванням

Multiple Choice

Особливістю Індукованого випромінювання, яке використовують у квантових генераторах, є...

• монохроматичність і когерентність

• поліхроматичність і когерентність

• монохроматичність і поперечність

• поперечність і когерентність

   

Multiple Choice

Доповніть речення на місці пропусків.

Перший квантовий генератор був створений у … році вченими ...

• 1958, М. Басовим

• 1956, М. Басовим,

  О. Прохоровим

• 1954, М. Басовим,

  О. Прохоровим, Ч. Таунсом

• 1952, О. Прохоровим,

  Ч. Таунсом

Multiple Choice

Доповніть речення на місці пропусків. Якщо на збуджений атом падає фотон, енергія якого дорівнює енергії збудження, то атом повертається в основний стан, і випромінюється вторинний фотон (утворюються два фотони — " ... ". Це принцип роботи ...

• різні, лазера

• близнюки, генератора

• різні, генератора

• близнюки, лазера

Multiple Choice

Рубіновий лазер складається з...

• дзеркала, циліндра із рубіну, потужної лампи, частково прозорого дзеркала

• дзеркала, циліндра із рубіну, джерела живлення

• дзеркала, потужної лампи, циліндру із рубіну, частково прозорого дзеркала, джерела живлення

• частково прозорого дзеркала , потужної лампи, циліндру із рубіну

   

Задачі

Домашнє завдання: §38, виконати задачу №2539.

Максимального енергетичного рівня атоми рубінового лазера сягають у разі поглинання світлових хвиль довжиною 560 нм, при цьому лазер генерує хвилі довжиною 694 нм. Яку енергію випромінює атом під час переходу зі стану з найбільшим рівнем енергії у метастабільний стан?