Модели атома. Атом Резерфорда - Бора

1.

Модели атома

2.

Демокрит (древнегреческий ученый)введено понятие атома
Душа тоже состоит из атомов

3.

Начало ХХ века
1833 год Фарадеем был определен
заряд электрона
1869 система элементов Менделеева
1885 – спектр излучения атома –
линейчатый – формула Бальмера
1896- радиоактивность Беккерель
1897 – Томсон – удельный заряд
электрона

4.

Атомы имеют сложное строение
Атомы электрически нейтральны
Основная масса атома приходится на
его положительный заряд

5.

Модель атома Томсона

6.

Положительно
заряженный шар,
внутри отрицательно
заряженные электроны
Атом электрически
нейтрален

7.

Атом Резерфорда Бора

8.

Опыты по рассеянию
частиц на
тонких металлических пластинках
m 7300me
q 2 e
Рассеянные частицы попадали на
экран, покрытый сульфидом цинка
В месте попадания частицы- свечение
Обнаружены частицы сильно
отклоняющиеся от своего
первоначального направления
движения

9.

+

10.

Атом Резерфорда
Атом состоит из положительного
ядра и электронной оболочки

11.

Fк k
Ze e
r
2
meV
Fц
r
k
Ze
r
2
2
meV
r
2
2
k
Ze
r
2
2

12.

Противоречие с классической
электродинамикой
Электроны двигаются по круговым
орбитам
Радиус орбиты может быть любой –
спектр излучения – сплошной (экспер
линейчатый)
Должны излучать электромагнитные
волны
Происходит потеря энергии
Электрон должен упасть на ядро

13.

Спектральные
закономерности
Спектр отдельного атома – линейчатый
Спектральные линии образуют серии
Для атомарного водорода
1 1
R 2 2
2 n
, n 3,4...
Формула Бальмера (видимая часть спектра)

14.

частота, соответствующая
каждой спектральной линии
R 3,29 10
15
Постоянная Ридберга
c
-1

15.

1 1
R 2 2
1 n
, n 2,3...
Серия Лаймана (ультрафиолетовая
часть спектра)
1 1
R 2 2
3 n
, n 4,5...
Серия Пашена (инфракрасная часть
спектра)

16.

1 1
R 2 2
4 n
, n 5,6...
Серия Брекета
1 1
R 2 2
5 n
Серия Пфунда
, n 6,7...

17.

Постулаты Бора
В атоме существуют стационарные
состояния, в которых он не излучает
энергии.
Эти состояния характеризуются
дискретными значениями энергии
При этом электроны двигаются по
стационарным орбитам

18.

При переходе атома
из стационарного
состояния с большей
энергией Е2 в
состояние с меньшей
энергией Е1
излучается фотон с
энергией
h E2 E1

19.

Боровская модель атома
водорода
,
,
На длине орбиты должно
укладываться целое число длин волн
электрона
2πrn nλ
h
meVrn n
n
2π
h
2πrn n
meV

20.

Электрон в атоме движется по
орбитам , для которых момент
импульса может принимать значения
L n
(n 1,2,3...)
n - квантовые числа
34
1,054 10
Дж с

21.

Рассмотрим водородно
подобные системы (Н, ион Не,
ион Li )
Заряд ядра (Z·e)
e – заряд электрона
2
2
V
Ze
me
2
r 4 0r
L meVr n
n
V
me r

22.

2
n
Ze
me
rme 4 0 r
4 0
rn n
2
me Ze
n Ze
rme
4 0
2
2
2
2
2
4 0
r1 1
2
me Ze
2
2
528 10
10
м

23.

Энергия электрона на
стационарной орбите
E T U
meV
T
2
2
2
Ze
2r 4 0
2
Ze
U
4 0 r
2
E
Ze
8 0 r

24.

En
Ze
2
8 0 rn
2
1 Z mee
En 2 2 2
n 8h 0
4

25.

n =1 – основное состояние
E1 13,53
эВ
-энергия связи электрона –
необходимо сообщить электрону,
чтобы удалить его из атома

26.

При переходе атома из одного
состояния в другое излучается
энергия
En Em h
1 Z mee
1 Z mee
2
2
2 2
2 2
n 8h 0
m 8h 0
2
2
4
4
1 Z mee
1
1
1
2 2
2 2 Rh 2
2
m
n
n m 8h 0
2
4

27.

1
1
R 2 2
n
m
- частота излучения при переходе с
орбиты с номером n на орбиту с
номером m
4
15 1
e
3
0
- постоянная Ридберга
me
R
3,29 10 c
8h

28.

29.

Магнитный момент атома
водорода
Пусть электрон движется со
скоростью V по орбите радиуса r
Образуется круговой ток
I e

30.

L
L m r V
I e
I
Pm
Pm IS e r
2
e

31.

1
V
T 2 r
V
2
Pm e
r
2 r
Pm eVr 1
L
2 mVr
L mVr
e
B
2m
магнетон Бора

32.

ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ
МЕХАНИКИ

33.

Корпускулярно-волновой
дуализм
С каждым объектом связаны
корпускулярные характеристики(E ,P)
и волновые (λ,ω)
E h
h
P k

34.

Опыт Фабриканта
Электронная пушка стреляет по
одному электрону, а на экране
наблюдается дифракционная картина

35.

Диафрагма
со щелью
Электронная
пушка
Экран

36.

Дифракционная картина

37.

Пример
Длина волны человека
m 60кг
V 1 м / с
34
h
6,63 10
33
1,1 10 м
P
60 1