ФИЗИКА АТОМА
Планетарная модель атома.
Лорд Резерфорд
Боровская модель атома водорода или водородоподобных атомов
Квантовые переходы. Спектр атома водорода.
Спектр атома водорода
Линейчатые спектры атомов
Спектр нагретого до свечения тела (тепловое излучение) — непрерывный спектр (солнечный спектр — радуга).
Спектры поглощения
Спектр люминесценции
Оптические квантовые генераторы (лазеры)
Применение лазеров
Лазерное оружие
В культуре
Промышленность
Конец
3.24M
Category: physicsphysics

Физика атома

1. ФИЗИКА АТОМА

ЕГЭ. ФИЗИКА
РЕПЕТИЦИЯ ПО ФИЗИКЕ
Владимир Петрович Сафронов
г. Ростов-на-Дону, 2015
звоните: т. 8 928 111 7884
пишите: [email protected]
ФИЗИКА АТОМА

2. Планетарная модель атома.

Опыт Резерфорда по рассеиванию альфа частиц.
Резерфорд, обстреливая золотую фольгу альфа-частицами (ядра гелия ), обнаружил,
что очень незначительная часть частиц резко меняют направление
движения вплоть до противоположного.
Следовательно, в центре атома
должно быть массивное компактное
положительно заряженное ядро,
вокруг которого движутся
отрицательные электроны.
Размеры атома водорода
~ 10-10м = 1Ǻ (ангстрем),
ядра ~10-15м = 1Ф (ферми).
Планетарная модель атома.
Атом состоит из ядра и движущихся вокруг него электронов
(как планеты вокруг Солнца).
Ядро — центральная часть атома, в котором сосредоточена практически вся масса атома.
Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов.
Размер ядра 10—15 м. Остальная часть атома (размеры атома 10—10 м) занята
движущимися по орбиталям, отрицательными электронами.
Число электронов равно числу протонов в ядре, поэтому атом электрически нейтрален.
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

3. Лорд Резерфорд

Эрнест Резерфорд
Английский физик
родился в Новой Зеландии
1871 г. –1937 г.
Нобелевская премия по химии, 1908 г.
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

4. Боровская модель атома водорода или водородоподобных атомов

Квантовые постулаты Бора описывают поведение электронов в атоме.
1) Существуют стационарные состояния атома (рис.), находясь в которых атом не
излучает энергию.
Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбитали электрона и
энергетические уровни En , Em.
Уровни и орбитали нумеруются квантовым числом n,m =1,2,3 …
2) При переходе электрона с верхнего стационарного состояния (уровня) в нижнее
состояние, излучается квант электромагнитной энергии (фотон).
При поглощении фотона атомом, электрон переходит с нижнего состояния (уровня) в
верхнее состояние, атом возбуждается.
По закону сохранения энергии, энергия поглощенного или излученного фотона Eф
равна разности энергий уровней перехода :
Eф h mn hc mn Em En
Eф h mn hc mn
— энергия фотона;
Еm и Еn — энергетические уровни
13, 6 эВ
, n 1, 2, 3, ...
Для энергетических уровней атома водорода En
n2
1
1
Eф h mn hc mn 13, 6 эВ 2 2 .
m
n
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

5. Квантовые переходы. Спектр атома водорода.

1. Если электрону атома водорода сообщить энергию ионизации
E 13, 6 эВ,
то электрон отрывается от атома, атом ионизируется.
(1эВ = 1,6∙10-19 Дж — энергия, приобретаемая электроном
при прохождении разности потенциалов 1 В).
2. Если электрону атома водорода сообщить энергию
E 13, 6
эВ ,
то электрон переходит на более высокий k–ый энергетический уровень.
При этом атом возбуждается.
Возбудить атом можно облучением, а также за счет сообщения ему
тепловой или механической энергии.
3. В возбужденном состоянии атом находится ничтожные доли секунды
t ~ 10 8 c,
затем электрон переходит на более низкий энергетический уровень.
При этом излучается фотон с энергией
1
1
h E m E n 13, 6 2 2
— формула Бальмера – Ридберга,
n
m
Em En — энергия электрона на двух уровнях m и n (m > n).
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

6. Спектр атома водорода

0
E , эВ
Спектр атома водорода
линии спектра
E6
E5
Пашен
E4
E3
Бальмер
E2
Лайман
E1
13,6 эВ
призма
экран
Атом может испускать
фотоны только с
фиксированными
дискретными частотами,
поэтому спектр
испускания атома
является линейчатым.
Переходы на первый
энергетический уровень
образуют серию линий
Лаймана,
а их частоты излучения
соответствуют ультрафиолет.
области спектра.
При этом в формуле Бальмера
n = 1, k = 2,3,4…
Переходы на второй уровень — серия Бальмера (видимый спектр)
n = 2, k = 3,4,5…
Переходы на третий уровень — серия Пашена (инфракрасный спектр )
n = 3, k = 4,5,6…
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

7. Линейчатые спектры атомов

водород, ртуть, неон
Спектр излучения атома (нагретые одноатомные газы) представляет отдельные
линии (линейчатый спектр), так как энергетические уровни атома разделены
энергетическими интервалами.
Спектральный анализ — по спектрам атомов определяют
химический состав вещества.
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

8. Спектр нагретого до свечения тела (тепловое излучение) — непрерывный спектр (солнечный спектр — радуга).

В.П. Сафронов 2015 [email protected]

9. Спектры поглощения

Спектр поглощения атома: на непрерывном спектре, например
Солнца, темные линии поглощения линейчатого спектра.
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

10. Спектр люминесценции

Люминесценция:
Нетепловое свечение тел за счет поступления нетепловой энергии – электрической
(газовые трубки рекламы), химической (светлячки), механической
(катодолюминесценция), световой энергии (фотолюминесценция — светящиеся краски,
циферблаты часов и т.д.).
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

11. Оптические квантовые генераторы (лазеры)

зеркало
РУБИН
Al2O3+Cr-3
полупрозрачное
зеркало
энергетические
уровни
En3
En2
ксеноновая лампа
накачки
Cz 3
10 8 с
10 2 с
E n1
Оптический квантовый генератор — источник мощного,
узконаправленного, монохроматического, когерентного излучения.
Лазер — опти́ческий ква́нтовый генера́тор — это устройство,
преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую,
химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического,
поляризованного и узконаправленного потока излучения.
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

12. Применение лазеров

Наука
Спектроскопия
Измерение расстояния до Луны
Создание искусственных опорных "звезд"
Фотохимия
Лазерное намагничивание
Лазерное охлаждение
Термоядерный синтез
Оптический (лазерный) пинцет
В связи и информационных технологиях
Хранение информации на оптических носителях
(компакт-диск, DVD и т.д.);
Оптическая связь;
Оптические компьютеры
Голография, Лазерные дисплеи;
Лазерные принтеры, Цифровые минилабы;
Считыватели штрих-кодов;
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

13. Лазерное оружие

В.П. Сафронов 2015 [email protected]

14. В культуре

Лазерное шоу (представление) на концертах и дискотеках;
Мультимедийные демонстрации и презентации;
В световом дизайне;
Лазерные субтитры на киноэкранах;
ЭМИ «лазерная арфа»
Объемное гравирование прозрачных материалов.
В.П. Сафронов 2015 [email protected]

15. Промышленность

Лазерная термообработка
Получение поверхностных покрытий
Лазерная резка
В.П. Сафронов 2015 [email protected]
Лазерное оплавление
Лазерная сварка
Лазерная маркировка и гравировка

16. Конец

В.П. Сафронов 2015 [email protected]
English     Русский Rules