Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Информационный лист с заданием для с/р по теме: "Строение атома. Планетарная модель атома" (2 курс)

Информационный лист с заданием для с/р по теме: "Строение атома. Планетарная модель атома" (2 курс)



57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

Строение атома. Опыт Резерфорда.

В 1897 г. английский физик Дж. Томсон открыл электрон. Существование в веществе электронов наводило на мысль, что эти отрицательно сраженные частицы входят в состав нейтральных атомов. Но отсюда следовало, что в атоме должны находиться и положительно заряженные частицы. Как расположены заряженные частицы внутри атома?hello_html_m49788ebd.png

В 1903 г. Дж. Томсон предложил модель строения атома, согласно которой положительно заряженная часть атома является равномерно заряженным шаром. В этот шар «вкраплены» электроны в таком количестве, чтобы атом в целом был нейтральным (рис. 8.1). (рис. 8.1).

Эта модель получила шутливое название «пудинг-модель», поскольку электроны в ней были уподоблены изюминкам в пудинге. Для подтверждения правильности этой модели необходимо было провести опытное исследование распределения заряда внутри атома.

Такое исследование в 1911 г. было осуществлено Э. Резерфордом и его сотрудниками с помощью α-частиц. Альфа-частицы представляют собой положительно заряженные частицы с зарядом +2е и массой, приблизительно в 4 разя большей, чем масса атома водорода. Скорость α-частиц достигает порядка 10 м/с. С помощью таких частиц, обладающих достаточно большими энергиями, «простреливали» металлическую фольгу и изучали рассеяние а-частиц, т. е. их отклонение от первоначального направления движения.hello_html_m15e3a132.png

Альфа-частицы испускались источником 1, помещенным внутри полости с каналом 2, сделанным в куске свинца (рис. 8.2). Все частицы, кроме движущихся вдоль канала, поглощались свинцом. Узкий пучок а-частиц попадал на металлическую фольгу 3 перпендикулярно ее поверхности. Прошедшие сквозь фольгу, а-частицы, при столкновении с полупрозрачным экраном 4 вызывали вспышки света, которые наблюдались в микроскоп 5. hello_html_67f544a.png

Условия эксперимента обеспечивали достаточный вакуум в пространстве между фольгой и экраном, чтобы не происходило дополнительного рассеяния а-частиц в воздухе.

Было обнаружено, что почти все а-частицы, прошедшие сквозь фольгу, сохраняли прежнее направление своего движения или отклонялись на малые углы. Однако некоторые а-частицы отклонялись на большие углы (почти до 180°). Э. Резерфорд по этому поводу говорил, что это было «невероятно так же, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в папиросную бумагу, а снаряд отскочил бы обратно и попал в вас».

Этому неожиданному факту надо было дать объяснение. Резерфорд предположил, что это возможно, если весь положительный заряд внутри атома сосредоточен в его ядре — области, занимающей весьма малый объем по сравнению со всем объемом атома. Электроны движутся вокруг ядра, иначе они упали бы на ядро. Полный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра (рис. 8.3) . hello_html_7163a69b.png

Эта модель атома Резерфорда напоминает Солнечную систему: в центре находится «солнце» — ядро, а вокруг него по орбитам движутся «планеты»— электроны. Поэтому модель получила название - планетарной. Согласно этой модели ядро имеет линейные размеры порядка 10--15—10 -14 м, вокруг ядра в области размером

10 -10 м по орбитам движутся электроны. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре. С помощью планетарной модели атома были объяснены результаты опыта по рассеянию а-частиц. Почти все а-частицы проходят сквозь вещество практически не отклоняясь, так как большая часть пространства атома пуста hello_html_2f629427.png

(рис. 8.4). Альфа-частицы, которые встречаются с электронами на своем пути в фольге, также практически не рассеиваются, и только немногие а-частицы — те, которые проходят вблизи от ядра, испытывают значительные отклонения под действием электрического поля ядра.

Таким образом, на основе планетарной модели можно было объяснить результаты опытов по рассеянию а-частиц. Однако объяснить стабильность атомов не удавалось. Рассмотрим простейший атом — атом водорода, состоящий из ядра — протона и одного электрона (рис. 8.5). hello_html_2ce3ee9e.png

Движение электрона в атоме по замкнутой орбите происходит с ускорением. В соответствии с классической электродинамикой это движение электрона должно было сопровождаться излучением электромагнитных волн, в результате чего энергия электрона в атоме непрерывно уменьшалась бы. Электрон стал бы приближаться к ядру по спирали и должен бы упасть на него, причем это должно произойти за 10 -8 с. Однако атом стабилен. Следовательно, планетарная модель атома противоречила законам классической физики.

Выполнить задания по тексту:

1.Согласно планетарной модели атома заряд и почти вся масса атома сосредоточены , а электроны _________________________.


2.Заполни таблицы:



Опыт по рассеянию а-частиц:

Небольшое число α-частиц отклоняется на угол, равный = 180°




3.Ответить на вопросы:

  1. Строение атома (ядро + электроны) напоминает строение Солнечной системы (Солнце + планеты). В чем различие между ними?

  2. Под действием каких сил а-частицы отклонялись от прямолинейных траекторий в опыте Резерфорда?

  3. В чем недостатки планетарной модели атома?



Квантовые постулаты Бора.

Важным этапом в развитии современной физики стала модель построения
неклассической теории атома, предложенная Н. Бором в 1913 г.
hello_html_m1ce2ed68.png

В основе боровской теории строения атома лежала идея объединить планетарную модель атома Резерфорда и квантовую теорию излучения и поглощения электромагнитных волн.

Для осуществления этой идеи Н. Бор не отказался от применения законов классической физики к описанию поведения электронов в атоме, но дополнил его некоторыми ограничениями, которые накладывались на возможные состояния электронов в атоме. Эти ограничения были сформулированы в виде постулатов, которые называют постулатами Бора.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состоянии) заключается в следующем:

Существуют стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает электромагнитных волн.

Стационарным состояниям атома соответствуют вполне определенные (стационарные) орбиты, по которым движутся электроны. При этом, несмотря на то что электроны движутся по своим орбитам с ускорением, они не излучают электромагнитных волн. Таким образом, в первом постулате Бора содержится отказ от вывода электродинамики о том, что ускоренно движущийся электрический заряд всегда излучает электромагнитные волны.

Второй постулат Бора (правило частот) устанавливает следующее:
При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один фотон, энергия которого равна разности энергий атома в двух его стационарных состояниях:

ΔЕ = Еm En = hv, (8.1)

где Еm и Еп — энергии атома, находящегося в состояниях тип соответственно.


Излучение фотона происходит при переходе атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, например при переходе электрона с
орбиты, более удаленной от ядра, на ближнюю к ядру орбиту (рис. 8.6, а).

Поглощение фотона сопровождается переходом атома в состояние с большей

энергией (рис. 8.6, б).hello_html_6e8a65c2.png

Для наглядного представления возможных энергетических состояний атомов используются диаграммы, на которых каждое стационарное состояние атома,
характеризуемое определенной энергией, отмечается горизонтальной линией.
Энергетический уровень, соответствующий состоянию атома с минимальной энергией Е
1 называется основным и располагается ниже всех остальных на диаграмме. Над ним расположены энергетические уровни других стационарных состояний, называемых возбужденными.
Переходу электрона со стационарной орбиты под номером т на стационарную орбиту под номером п (рис. 8.7, а) соответствует переход атома из состояния с энергией Е
m
в состояние с энергией Еп. Этот переход на энергетической диаграмме обозначается вертикальной стрелкой от уровня, соответствующего энергии Еm, к уровню, соот-
ветствующему энергии Е
n (рис. 8.7, б).

Выразим из формулы 8.1 частоту света, излучаемого при переходе из состояния m в состояние n: hello_html_m440c1ff6.png



Из второго постулата Бора следует, что атомы поглощают излучение той же самой частоты, которую они сами испускают.

Постулат Бора о существовании стационарных состояний атомов и правило частот Бора в дальнейшем экспериментально подтвердились в опытах Франка
и Герца.

Теория Бора сыграла огромную роль в создании атомной физики, однако в ней с самого начала обнаружились существенные недостатки. Главным из них была внутренняя противоречивость теории. Наиболее серьезной неудачей в теории Бора явилась невозможность создать с ее помощью теорию атома гелия, содержащего помимо ядра два электрона.


Выполнить задания по тексту:


1.Заполни таблицу:

2. Постулаты Бора (дописать предложения)

1. Существуют_________________________________состояния атома, находясь

в которых он ___________________________________________________________ .

2.При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается , энергия которого равна _____________ .

3. Составить энергетическую диаграмму излучения и поглощения света атома водорода.










  1. Заполни таблицу:























Самостоятельная работа на тему: «Строение атома. Опыт Резерфорда».

Вариант1

1.Согласно планетарной модели атома заряд и почти вся масса атома сосредоточены _______________, а электроны _________________________.

2.Заполни таблицу:



Спектр атома непрерывный







  1. Ответить на вопрос: Под действием каких сил α-частицы отклонялись от прямолинейных траекторий в опыте Резерфорда?

Ответ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________




Самостоятельная работа на тему: «Строение атома. Опыт Резерфорда».

Вариант2

  1. Строение атома (ядро + электроны) напоминает строение Солнечной системы (Солнце + планеты). В чем различие между ними?

Ответ_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Заполни таблицу:

  1. Альфа-частицы представляют собой_____________________

_____________________________________ с зарядом +2е и массой, приблизительно в__________________________, чем масса атома _____________________________ .

4. Постулаты Бора (дописать предложения)

1. Существуют_______________________состояния атома, находясь в которых он __________________________.

2.При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается________________________ ______________________энергия которого равна _____________ .



5. Составить энергетическую диаграмму излучения и поглощения света атома водорода.




































Студент___________________________ группы__________



Дата________________________ Оценка________________



4. Постулаты Бора (дописать предложения)

1. Существуют_______________________состояния атома, находясь в которых он __________________________.

2.При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается________________________ ______________________энергия которого равна _____________ .




5. Заполни таблицу:



Студент___________________________ группы__________



Дата________________________ Оценка________________



Самостоятельная работа на тему: «Строение атома. Опыт Резерфорда».

Вариант3

  1. В чем недостатки планетарной модели атома?

Ответ:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ .

  1. Заполни таблицу: Опыт по рассеянию а-частиц:

    Небольшое число α-частиц отклоняется на угол,

    равный = 180°



  2. В 1903 г. Дж. Томсон предложил модель строения атома, согласно которой _______________________часть атома является _____________________________заряженным шаром. В этот шар «вкраплены»_______________________, чтобы атом в целом был _________________________________________ .
































































































4. Постулаты Бора (дописать предложения)

1. Существуют_______________________состояния атома, находясь в которых он __________________________.

2.При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается________________________ ______________________энергия которого равна _____________

_____________________________________________________ .


5. Заполни таблицу:



Студент___________________________ группы__________



Дата________________________ Оценка________________











57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


Автор
Дата добавления 17.04.2016
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров183
Номер материала ДБ-037444
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх