Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Испускания и поглощения атомов. Опыт Резерфорда. Постулаты Бора"

Ф-9
1
Урок 50.
Тема урока:
Цели и задачи
урока:
Испускания и поглощения атомов. Опыт Резерфорда. Постулаты Бора.
К концу урока учащиеся смогут объяснить опыт Резерфорда, постулаты Бора.
Развитие умения мыслить, всех видов памяти, умение выделять главное,
развитие видения логических связей внутри предмета, умение использовать
полученные знания на практике.
Воспитание гармонически развитой, компетентной личности, формирование
положительной самооценки личности, путем развития интереса к предмету и
вовлечение каждого учащегося в учебную деятельность.
Оборудование
1. доска, мел.
2. интерактивная доска
Ход урока
1. Организационный момент
а) цели урока,
б) присутствующие.
2. Проверка изученного материала
3. Изучение нового материала
Открытие радиоактивности.
Ряд веществ, после облучения солнечным светом, светятся в темноте, такой вид излучения
называют фотолюминесценцией. Французский физик Антуан Аини Беккерель, предполагал, что
соли урана создают фотолюминесценцию, и изучал свойства этого излучения. Он обнаружил, что
излучение солей урана подобно рентгеновскому излучению, оно способно засветить фотопластинку,
обернутую в черной бумагу. В 1896 г. из-за облачной погоды ему не удалось провести опыт. Он
положил бумагу и пластину вместе с солью урана в ящик стола. Благодаря счастливой случайности
А. Беккерель сделал открытие. Он проявил пластину и увидел изображение креста, лежавшего
поверх бумаги в том же ящике. Это означало: соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних
влияний создают излучение. Излучение было названо радиоактивным.
Самопроизвольное излучение атомов называют радиоактивностью.
Изучением радиоактивности занимались Мария Склодовская- Кюри, Пьер Кюри, Эрнест
Резерфорд. Мария и Пьер Кюри обнаружили новые элементы, которые способны создавать
радиоактивное излучение. Химические элементы были названы: полоний, в честь родины Марии
Кюри - Польши, и радий, что означает лучистый. В результате экспериментов было выявлено, что
все элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.
Исследования ученых показали, что радиоактивное излучение по составу сложное, в нем
присутствуют три вида излучения с различными свойствами: α, β и γ - лучи. Открытие
радиоактивности способствовало дальнейшему изучению строения атома. Поток α-частиц,
обладающих положительным зарядом, ученые использовали для бомбардировки атомов.
Опыт Резерфорда.
В 1911 г. английским физиком Э.
Резерфордом был проведен опыт по рассеянию α-
частиц золотой фольгой. К этому времени свойства
α-частиц были изучены: они обладают
положительным зарядом равным двум зарядам
электрона q = 2|е|, масса примерно в 8000 раз больше
массы электрона, скорость движения при испускании
радием составляет около 20000 км/с.
Схема опыта показана на рисунке 137. Радий
помещался в свинцовый контейнер с узким
Ф-9
2
отверстием. Поток α-частиц после рассеяния на золотой фольге попадал на экран, покрытый
сульфидом цинка.
При отсутствии золотой фольги на экране появлялось светящееся пятно, состоящее из
вспышек, вызванных α-частицами (рис.138 а).
При размещении на пути пучка золотой фольги пятно расширялось, вокруг него наблюдались
отдельные вспышки (рис.138 б).
Небольшое количество α-частиц было отброшено в обратном направлении.
Планетарная модель атома Резерфорда.
На основании полученных результатов Резерфорд пришел к выводу, что вся масса атома и
положительный заряд должны быть сосредоточены в очень малой области пространства. Только
тогда α-частица может быть отброшена в обратном направлении. Резерфорд ввел понятие ядро
атома, которое имеет положительный заряд и находится в центре атома. Вокруг ядра движутся
электроны подобно планетам вокруг Солнца. Оценив размер ядра по его взаимодействию с α-
частицей, он получил результат 10
-12
– 10
-13
см.
Размер самого атома равен 10
-8
см, что превышает размер ядра в 10 - 100 тысяч раз. Если
размер ядра увеличить до шара диаметром 1 м, то электроны вокруг него будут описывать
окружности диаметром от 10 до 100 км.
Планетарная модель позволяет объяснить многие явления природы, например: электризацию
тел, хорошую проводимость металлов, но она не могла объяснить устойчивость атома. Электроны,
излучая энергию, должны были упасть на ядро за ничтожно короткий промежуток времени. Модель
атома Резерфорда не могла объяснить излучение разреженных газов, в спектре которых присутствует
излучение строго определенных частот.
Спектры излучения.
Для наблюдения спектра излучения газоразрядной трубки, наполненной разряженным газом,
достаточно излучение направить на трехгранную призму. Как и в опыте Ньютона с солнечным
лучом, свет разложится на составляющие и на экране появится спектр. Только в отличие от спектра
солнечного луча на экране будут наблюдаться отдельные линии, разделенные темными полосами.
Спектры различных газов отличаются по числу линий и по их цвету.
Спектр, в котором присутствуют все частоты видимого излучения, называют
непрерывным или сплошным спектром.
Спектр, в котором присутствуют излучения частот определенного значения, называют
линейчатым спектром.
Непрерывные спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии и сжатые
газы. Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном состоянии.
Линейчатые спектры поглощения.
Для наблюдения спектра поглощения атомов, через холодный газ пропускают излучение тел,
спектр которых является сплошным. На фоне непрерывного спектра появляются темные линии.
Темные линии на фоне непрерывного спектра, соответствующие частотам
поглощенного излучения, называют спектром поглощения.
Газ поглощает свет тех частот, которые он испускает в сильно нагретом состоянии.
Квантовые постулаты Бора.
В 1913 г. датский физик Нильс Бор сформулировал основные положения квантовой физики в
виде постулатов.
В основу его постулатов легли планетарная модель атома Резерфорда и гипотеза Планка о
квантах энергии излучения.
Первый постулат Бора:
Атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых
состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия Е
п
; в стационарном
состоянии атом не излучает.
Второй постулат Бора:
Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей
энергией Е
к
в стационарное состояние с меньшей энергией Е
п
.
Ф-9
3
Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний:
hν
kn
=E
k
– E
n
Частота излучения равна:
𝜈
𝑘𝑛
=
𝐸
𝑘
− 𝐸
𝑛
ℎ
При поглощении энергии фотона электрон переходит из состояния с меньшей энергией в
состояние с большой энергией.
Излучение и поглощение с точки зрения постулатов Бора.
Постулаты Бора и его модель атома со
стационарными орбитами позволяют объяснить
спектры излучения и поглощения света. На рисунке
139 изображен ряд энергетических уровней атома
водорода, на которых может находиться электрон. При
переходе электрона с верхнего уровня на нижний
уровень энергия излучается. Частота излучения
определяется разностью энергий электрона на этих
уровнях. Переход на второй уровень с вышележащих
четырех уровней называют серией Бальмера в честь
швейцарского ученого Иоганна Якоба Бальмера,
впервые наблюдавшего видимый спектр водорода.
Чем больше разность энергий, тем больше энергия
фотона, тем выше частота излучения.
С постулатами Бора стало понятным уменьшение мощности излучения абсолютно черного
тела в области ультрафиолетовых волн сплошного спектра. В диапазоне ультрафиолетового
излучения происходит ионизация атомов, электроны становятся свободными. Переходы на более
низкие уровни, сопровождающиеся излучением, не наблюдаются.
4. Закрепление
1. Что называют радиоактивностью?
2. Какова модель атома Резерфорда?
3. Какой спектр называют сплошным, какой линейчатым?
4. Какой спектр называют спектром поглощения?
5. В чем заключаются постулаты Бора?
6. Почему в линейчатых спектрах излучения и поглощения линии для одного и того же элемента
совпадают?
7. Почему весь положительный заряд атома Резерфорд расположил в его центре?
8. Почему в опыте по рассеянию α-частиц Резерфорд использовал золотую фольгу?
9. Почему большая часть α-частиц в опыте Резерфорда не изменила направление движения?
10. При переходе электронов в атомах водорода с четвертой стационарной орбиты на вторую
излучаются фотоны с энергией 4,04*10
-19
Дж (зеленая линия водородного спектра). Определите
длину волны этой линии спектра.
11. Для ионизации атома кислорода необходима энергия около 14 эВ. Найдите частоту излучения,
которое может вызвать ионизацию.
5. Итог урока
а) оценки за урок,
б) домашнее задание: §33, упр. 33
Творческое задание
Подготовьте сообщение (на выбор):
1. Роль спектрального анализа в изучении небесных тел.
2. Ученые, внесшие вклад в развитие атомной физики (на выбор: Й. Фраунгофер, Э. Резерфорд,
И. Бальмер, Н. Бор, Ю. Ридберг).
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: