Сделай Сам Свою Работу на 5

Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.





Боровская теория атома.

Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц.

Основой современных представлений о строении атома явились опыты Резерфорда по рассеиванию -частиц. -частицы возникают в процессе радиоактивного распада , их заряд (+) равен двукратному заряду электрона. Кинетическая энергия -частиц велика. .


Оказалось, что -частицы могут как проходить через фольгу насквозь по прямой, так и полностью отражаться от нее. Отклонение от прямолинейной траектории будет возможно, если ядро будет заряжено положительно. Одна -частица из 20 000 возвращается назад ( ).

Это дало возможность Резерфорду (1911 г.) предложить ядерную модель атома. По Резерфорду в центре атома находится положительно заряженное (+Ze) ядро ( см), вокруг которого расположены Z электронов. Масса ядра намного больше массы электронов. Эта модель позволила объяснить опыт. Между положительно заряженными -частицами и положительно заряженным ядром возникают силы кулоновского отталкивания. Экспериментальное подтверждения ядерной модели атома, предложенной Резерфордом, тем не менее, не разрешило противоречий этой модели с законами классической механики и электродинамики. Резерфорду пришлось предположить, что электроны находятся не в статике, а движутся вокруг ядра, но при этом электрон, по законам классической физики, должен терять энергию, поскольку движется с ускорением (центростремительным). Теряя энергию в процессе движения по окружности, электрон, в конце концов, должен упасть на ядро. Следовательно, по модели Резерфорда атом является неустойчивой системой, что противоречит реальной действительности.
По Резерфорду электроны при движении вокруг ядра удерживаются кулоновскими силами и могут иметь любую по значению энергию.



Закономерности в атомных спектрах излучения. Спектральные серии.

Атомы, обладающие дополнительной внутренней энергией по отношению к своему нормальному состоянию называются возбужденными. Возбуждение атомов можно осуществить, например, в газовом разряде, где происходит соударение атомов с ионами или электронами. Переходя из возбужденного в стационарное состояние атом излучает, причем, в случае невзаимодействующих атомов спектр излучения оказывается линейчатым. Было установлено, что линии в спектрах излучения разных атом объединяются в группы или, как их называют, серии линий. Наиболее четко это проявляется в спектре атома водорода. В видимой области спектр излучения атома водорода имеет вид:



n – 3, 4, 5, …

R’ – константа

Ридберга

Бальмер установил, что длины волн этой серии линий могут быть точно представлены формулой:

где n=3, 4, 5, .


На рисунке ошибка: должно быть

Опыт Бальмера можно представить следующей оптической схемой

Излучение атома водорода дает еще несколько серий линий, находящихся в невидимых областях спектра.

Серия Лаймана , УФ - область

Серия Бальмера , ВИДИМЫЙ СВЕТ

Серия Пашена , ИК - область

Серия Брэкета , ИК - область

Серия Пфунда , ИК - область

Общая формула для всех линий атома водорода:
n = m+1, m+2, m+2,…

Возьмем ряд значений выражения – терм, Частота линий излучения спектра водорода может быть представлена в виде разности двух чисел этого ряда. Эти числа называются спектральными термами или просто термами. - частота излучения первой линии серии Больцмана и т.д. Наличие конкретных линий в спектре с точки зрения классической физики трудно объяснить.

Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.

Фундаментальной особенностью атомарных спектров является то, что величина квантов, излучаемых атомами, является разностью двух термов, , т.е. энергия излучается определенными порциями по величине, квантами. В этом Бор увидел выражение особых свойств, присущих электронам, находящимся в атоме, и предложил постулировать следующие допущения, получившие название постулатов Бора (1913 г.).



Постулаты Бора:

1. Атомы могут длительно пребывать только в определенных стационарных состояниях и при этом они не излучают электромагнитных волн. или .

2. Излучение испускается или поглощается в виде светового кванта только при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое. Величина светового кванта равна разности энергий тех стационарных состояний между которыми совершается скачок электрона.

Существование дискретных энергетических уровней (состояний) электрона в атоме было подтверждено в 1913 г. Франком и Герцем. Схема их установки следующая:

Трубка заполнена парами ртути ( ), К, С, А – катод, сетка, анод, П – потенциометр, G – гальванометр.

Электроны, эмитированные К, ускоряются . тормозит электроны в промежутке СА и электроны с малой энергией не достигают А. Если бы электроны, ускоряясь просто бы упруго сталкивались с атомами ртути, то должно было наблюдаться какое-то монотонное изменение I(U). Если же в атомах существуют стационарные состояния, то электроны, сталкиваясь с атомами будут терять энергию дискретно, при каких-то определенных энергиях, т.е. при каких-то значениях U должны наблюдаться . Итак, если вследствие неупругого удара электроны будут терять свою энергию, они задерживаются тормозящим полем и I падает, что и наблюдается экспериментально в опыте Франка и Герца. Повторный спад тока после достижения 9,8 В говорит о том, что в промежутке КС электрон претерпел 2 неупругих соударения с энергией, соответствующей 4,9 эВ, а 14,7 В, что – 3 неупругих соударения, достигающей 4,9 эВ. При этом, возвращение атома в стационарное состояние должно сопровождаться излучением с длиной волны в ультрафиолетовой области, что и наблюдается на опыте.

Опыты Франка и Герца показывают, что при столкновении с атомом электрон может передовать ему только определенные порции энергии, тем самым подтверждаются идеи Бора о стационарных состояниях. При возвращении возбужденного электрона в стационарное состояние должна излучаться энергия. Длину волны можно подсчитать:
.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.