Ключевые слова конспекта «Атомная физика (физика атома)»: планетарная модель атома Резерфорда, постулаты Бора, постоянная Планка, формула Бальмера, серия Бальмера, Лаймана, Пашена.
Раздел ЕГЭ по физике: 5.2. Физика атома.
Резерфорд, изучая рассеяние быстрых альфа-частиц при прохождении их через тонкую золотую фольгу, обнаружил, что все альфа-частицы рассеиваются на всевозможные углы, вплоть до углов, близких к 180°.
Ядерная модель атома (по Резерфорду): тяжелое положительное ядро, содержащее почти всю массу атома и заряд Z•e, е — заряд электрона, имеет радиус порядка 10–15 м. Вокруг него движутся электроны в пределах объема радиусом 10–10 м. Заряд ядра равен суммарному заряду электронов в электронной оболочке атома, следовательно, атом электрически нейтрален.
Противоречия модели атома (по Резерфорду)
Оставаясь в рамках классической механики, Резерфорд не смог разрешить данные противоречия.
где n — номер стационарной орбиты, ħ = h/2p = 1,05 • 10–34 Дж•с — постоянная Планка (аш (h) с чертой).
Атом с одним вращающимся вокруг ядра электроном называется водородоподобным атомом.
Боровская модель атома водорода описывает атом водорода и водородоподобные атомы.
Энергетический уровень — энергия, которой обладает электрон в атоме, находящемся в определенном стационарном состоянии.
Основное состояние атома — состояние с минимальной энергией.
Атом водорода имеет определенный спектр энергий. Состояние атома с n = 1 называют основным состоянием. Энергия основного состояния электрона в атоме водорода:
где k = 9•109 Н•м2/Кл2; m = 9,1 • 10–31 кг — масса электрона; е = –1,6 • 10–19 Кл — заряд электрона; h = 6,62 • 10–34 (Дж•с) — постоянная Планка.
Возбужденные состояния атома водорода — это состояния с номером п > 1, где п — главное квантовое число. Чем больше квантовое число п, тем дальше от ядра находится электрон, тем выше его энергетический уровень. Энергетический спектр атома водорода можно рассчитать:
Энергетический спектр водородоподобного атома рассчитывают с учетом Z —зарядового числа химического элемента:
Линейчатый спектр — спектр излучения, состоящий из отдельных узких спектральных линий различной интенсивности. Излучение, которое испускают атомы, образует линейчатый спектр.
Линейчатый спектр включает в себя резко очерченные цветные линии, которые обязательно отделяются друг от друга широкими темными промежутками. Расположение спектральных линий строго упорядочено и индивидуально для каждого вещества.
Формула, позволяющая найти частоты или длины волн, соответствующие линиям водородного спектра:
Атом испускает квант энергии, если m > n — все возможные частоты, вычисленные по данной формуле, дают спектр излучения атома водорода.
Атом поглощает квант энергии, если m < n. Спектр поглощения вещества получают, пропуская свет от источника, дающего сплошной спектр, через вещество, атомы и молекулы которого находятся в невозбужденном состоянии. Атом или молекула вещества поглощает излучение той же частоты, что и излучает, т. е. линии поглощения соответствуют линиям испускания — это закон обратимости спектральных линий Кирхгофа.
Энергетические уровни в атоме водорода принято обозначать горизонтальными линиями.
При n = 1 переходы с верхних уровней в основное состояние образуют серию Лаймана — ультрафиолетовая область спектра.
При n = 2 переходы с верхних уровней в первое возбужденное состояние образуют серию Бальмера — видимая часть спектра.
При n = 3 переходы с верхних уровней во второе возбужденное состояние образуют серию Пашена — инфракрасная часть спектра и т. д.
Формула Бальмера
Конспект урока по физике для класса «Атомная физика (физика атома)». Выберите дальнейшее действие: