Опыт Резерфорда. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца

Лекция № 33

 

Тема № 13Атомная физика

 

Занятие № 13/1Боровская модель атома

 

Тольятти 2007

Тольяттинский военный технический институт

 

Кафедра «Математика и физика»

 

Н.А. Леонова

 

У Т В Е Р Ж Д А Ю

Заведующий кафедрой

к.э.н А. Баранов

«___» ________ 200_ г.

 

 

Дисциплина «Физика»

 

 

Лекция № 33

 

 

Тема № 13 Атомная физика

 

Занятие № 13/1 Боровская модель атома

 

Обсуждено на заседании

кафедры «__» ______ 200__ г.

Протокол № ___

 

Тольятти 2007

Содержание

Цель занятия:Раскрыть строение атома.

Введение

Основная часть

Вопросы: 1. Опыт Резерфорда. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.

2. Боровская модель атома водорода.

3. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства вещества.

 

Выводы

Список используемой литературы

1. Савельев И.В. «К Ф» т. 3 стр 35-50.

2. Трофимова «КФ» стр.

 

Наглядные пособия

1. Электронные слайды

2. Плакаты

 

Введение

Представление об атомах как неделимых мельчайших частиц вещества возникло еще в античные времена. В середине века во время безграничного господства церкви, учение об атомах, будучи материалистическим не могло получить дальнейшего развития к началу XVIII в. Атомистическая теория, приобрела большую популярность, т.к. к этому времени в работах М.В. Ломоносова, Д. Дальтона была доказана реальность существования атомов.

Большую роль в развитии атомистической теории Д.И. Менделеев, разработавший периодическую систему элементов в которой впервые на научной основе был поставлен вопрос о единой природе атомов.

Во второй половине XIX в. Экспериментально было доказано, что электрон является одной из основных частей любого вещества.

Эти выводы, а также многочисленные экспериментальные данные привели к тому, что в начале XX в. серьезно встал вопрос о строение атома.

 

Опыт Резерфорда. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца

В 1903 г. Дж. Томпсон предложил модель, согласно которой атом представляет собой равномерно заполненный положительный электрический шар, внутри которого находятся электроны. Суммарный положительный заряд шара равен заряду электронов, так что атом в целом нейтральны.

Опыт Резерфорда 1911 г.

	Ф – фольга Р – радиоактивное вещество Э – экран М - микроскоп
Результаты	Выводы
1. Основная часть -частиц испытывает незначительные отклонения.	Значительное отклонение -частиц обусловлено их взаимодействием с положительным зарядом большой массы.
2. Значительное отклонение испытывают лишь немногие -частицы.	Положительный заряд атома сосредоточен в объеме, очень малом по сравнению с объемом атома.

Ядерная модель атома

Атом представляет собой систему зарядов, в центе которой расположено тяжелое ядро с зарядом Ze, имеющее размеры не превышающие 10^{-14 м}, а вокруг ядра расположены Z электронов, расположенных по всему объему, занимаемым атомом.

Между электронами и ядром существуют электрические взаимодействия. Согласно, второму закону Ньютона для электрона, движущегося под действием кулоновской силы справедливо выражение

, где - скорость электрона на орбите радиуса r.

Однако, модель Резерфорда противоречие законам классической электродинамики: система неподвижных зарядов не может находится в устойчивом состоянии

Если предположить, что электрон движется с ускорением, он должен непрерывно излучать электромагнитные волны. Процесс сопровождается потерей энергии.

 

Постулаты Бора

1. В атоме существуют стационарные состояния, в которых он не излучает энергии m r_n =nh (n = 1,2,3…).

2. При переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) квант излучается с энергией

hv = E_n - E_m

равной разности энергий соответствующих стационарных состояний.

Существование дискретных энергетических уровней атома подтверждается опытами, осуществленными Франком и Герцем (Джеймс Франк и Густав Людвиг Герц – немецкие физики).

Имелись три электрода: катод К, сетка С и анод А. Электроны, вылетавшие из катода вследствие термоэлектронной эмиссии, ускорялись разностью

потенциалов , приложенной между катодом и сеткой. Разность потенциалов можно плавно менять потенциометром П.

Исследовалась зависимость силы тока I в цепи атома от напряжения .

Ход кривой объясняется тем, что вследствие дискретности энергетических уровней атомы могут воспринимать энергию только порциями. либо .