Презентация по физике на тему "Атомная физика"

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Атомная физика
  Преподаватель
  ГБПОУ КК «КИТТ»
  Якунина А.Т.
  

• 

  2 слайд

  Содержание
  Модели атомов
  Кусочки материи
  Корпускулярно-кинетическая теория тепла
  Модель Томсона
  Ранняя планетарная модель атома Нагаоки
  Модель атома Резерфорда
  Современные представления об атоме
  Постулаты Бора. Модель атома по Бору
  Лазеры
  
  

• 

  3 слайд

  Модели атомов
  Назад
  

• 

  4 слайд

  Кусочки материи
  Свойства того или иного вещества определяются формой, массой, и пр. характеристиками образующих его атомов. Так, скажем, у огня атомы остры, поэтому огонь способен обжигать, у твёрдых тел они шероховаты, поэтому накрепко сцепляются друг с другом, у воды — гладки, поэтому она способна течь. Даже душа человека состоит из атомов.
  Демокрит
  Назад
  

• 

  5 слайд

  Корпускулярно-кинетическая теория тепла
  Все вещества состоят из «корпускул» — «молекул», которые являются «собраниями» «элементов» — «атомов»: «Элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших и отличающихся от него тел... Корпускула есть собрание элементов, образующее одну малую массу» . «Элементу» он придаёт смысл предела делимости тел — последней составной их части. Учёный указывает на шарообразную его форму. Именно М. В. Ломоносову принадлежит мысль о «внутреннем вращательном („коловратном“) движении частиц» — скорость вращения сказывается повышением температуры.
  Михаил Васильевич Ломоносов
  1711-1765
  Назад
  

• 

  6 слайд

  Модель атома Томсона
  Джозеф Джон Томсон
  (1856 – 1940)
  Атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар радиуса порядка 10-10м, внутри которого около своих положений равновесия колеблются электроны.
  Недостатки модели:
  не объясняла дискретный характер излучения атома и его устойчивость;
  не дает возможности понять, что определяет размеры атомов;
  оказалась в полном противоречии с опытами по исследованию распределения положительного заряда в атоме (опыты, проводимые Эрнестом Резерфордом).
  Назад
  

• 

  7 слайд

  Ранняя планетарная модель атома Нагаоки
  В 1904 году предложил модель атома, построенную по аналогии с планетой Сатурн. В этой модели вокруг маленького положительного ядра по орбитам вращались электроны, объединённые в кольца. Модель оказалось ошибочной, но некоторые важные её положения вошли в модель Резерфорда.
  Хантаро Нагаока
  1865-1950
  Назад
  

• 

  8 слайд

  Модель атома Резерфорда
  Эрнест Резерфорд
  (1871 – 1937)
  Экспериментально исследовал распределение положительного заряда.
  В 1906 г. зондировал атом с помощью α-частиц.
  Назад
  

• 

  9 слайд

  Назад
  

• 

  10 слайд

  Недостатки атома Резерфорда
  Эта модель не согласуется с наблюдаемой стабильностью атомов. По законам классической электродинамики вращающийся вокруг ядра электрон должен непрерывно излучать электромагнитные волны, а поэтому терять свою энергию. В результате электроны будут приближаться к ядру и в конце концов упадут на него.
  Эта модель не объясняет наблюдаемые на опыте оптические спектры атомов. Оптические спектры атомов не непрерывны, как это следует из теории Резерфорда, а состоят из узких спектральных линий, т.е. атомы излучают и поглощают электромагнитные волны лишь определенных частот, характерных для данного химического элемента.
  К явлениям атомных масштабов законы классической физики неприемлемы.
  Назад
  

• 

  11 слайд

  Современное представление об атоме
  Современная модель атома является развитием планетарной модели. Согласно этой модели, ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько-нибудь определённым траекториям (неопределённость координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома).
  Назад
  

• 

  12 слайд

  Постулаты Бора.
  Модель атома водорода по Бору.
  Нильс Бор
  1885-1962
  Назад
  

• 

  13 слайд

  Первый постулат:
  Атом может находиться в стационарных квантовых состояниях с определенной энергией. В них атом не излучает.
  Назад
  

• 

  14 слайд

  Атомное ядро – тело малых размеров, в котором сконцентрированы почти вся масса и весь положительный заряд атома.
  Диаметр ядра порядка 10-12 – 10-13 см.
  Атом водорода
  В атоме водорода вокруг ядра обращается всего один электрон. Ядро было названо протоном.
  mp = 1836,1·me
  Размер атома – это радиус орбиты его электрона.
  Назад
  

• 

  15 слайд

  Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией En. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний.
  Второй постулат:
  Назад
  

• 

  16 слайд

  Поглощение света – процесс, обратный излучению.
  Атом, поглощая свет, переходит из низших энергетический состояний в высшие. При этом он поглощает излучение той же самой частоты, которую излучает , переходя из высших энергетических состояний в низшие.
  При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией, при излучении – из стационарного с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией.
  Второй постулат противоречит электродинамике Максвелла, т.к. частота излученного света свидетельствует не об особенностях движения электрона, а лишь об изменении энергии атома.
  Назад
  

• 

  17 слайд

  Энергия стационарных состояний
  - дискретные значения энергий стационарных состояний атома
  Низшее энергетическое состояние - атом в нем находится сколь угодно долго
  Возможные частоты излучения атома водорода:
  

• 

  18 слайд

  Спектральные серии водорода
  Серия Лаймана – открыл в 1906 г. Теодор Лайман. Данная серия образуется при переходах электронов с возбуждённых энергетических уровней на первый в спектре излучения и с первого уровня на все остальные при поглощении.
  Серия Бальмера – открыл в 1885 г. Иоганн Бальмер. Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на второй в спектре излучения и со второго уровня на все вышележащие уровни при поглощении.
  Серия Пашена – открыл в 1908 г. Фридрих Пашен.
  Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на третий в спектре излучения и с третьего уровня на все вышележащие уровни при поглощении.
  Назад
  

• 

  19 слайд

  Назад
  

• 

  20 слайд

  Теория Бора построила количественную теорию спектра атома водорода.
  Относительно атомов гелия и более сложных атомов теория Бора позволяла делать лишь качественные (хотя и очень важные) заключения, но не удалось построить количественную теорию.
  Квантовая механика и квантовая электродинамика
  Назад
  

• 

  21 слайд

  Трудности теории Бора
  КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА -
  наука, позволяющая предсказать поведение огромного числа физических систем – от Галактик до атомов и атомных ядер
  
  ВОЛНА
  или
  ЧАСТИЦА
  «Наука вынуждает нас создавать новые теории. Их задача – разрушить стену противоречий, которые часто преграждают дорогу научному прогрессу. Все существенные идеи в науке родились в драматическом конфликте между реальностью и нашими попытками ее понять».
  
  Корпускулярные и волновые свойства частиц следует рассматривать не как взаимоисключающие, а как взаимодополняющие друг друга
  
  Назад
  

• 

  22 слайд

  Лазеры
  Light
  Amplification by Stimulated Emission of Radiation
  Назад
  

• 

  23 слайд

  Спонтанное и вынужденное излучение
  1917 г. А. Эйнштейн:
  Механизмы испускания света веществом
  Спонтанное (некогерентное)
  Вынужденное (когерентное)
  А. Эйнштейн
  1879-1955
  Назад
  

• 

  24 слайд

  А.М. Прохоров
  Н.Г. Басов
  Ч. Таунс
  В 1954 г. Впервые создали генераторы электромагнитного излучения, использующие механизм вынужденного перехода.
  Т. Мейман
  Лазеры - оптические квантовые генераторы, излучение которых лежит в видимой и инфракрасной области спектра.
  
  Назад
  

• 

  25 слайд

  Трёхуровневая система лазера
  При работе лазера часто используется система трёх энергетических уровней атома, второе из которых – метастабильное со временем жизни атома в нём до 10-3 с.
  Назад
  

• 

  26 слайд

  Рубиновый лазер
  Основная деталь рубинового лазера – рубиновый стержень. Рубин состоит из атомов Al и O с примесью атомов Cr. Именно атомы хрома придают рубину цвет и имеют метастабильное состояние.
  В 1960 г. создал лазер в оптическом диапазоне работающий на рубине.
  Назад
  

• 

  27 слайд

  Рубиновый лазер
  На стержень навита трубка газоразрядной лампы, называемой лампой накачки. Служит для передачи атомам хрома квантов энергии для перехода из основного состояния в метастабильное. Очень быстро образуется «перенаселённость» метастабильного уровня.
  Назад
  

• 

  28 слайд

  Рубиновый лазер
  Один из торцов стержня зеркальный (для как можно большей задержки фотонов внутри стержня и вызывания как можно большего числа актов вынужденного излучения), другой – полупрозрачный (через него выходит лазерное излучение). Боковая поверхность стержня непрозрачная.
  Назад
  

• 

  29 слайд

  Развитие лавинообразного процесса генерации в лазере.
  Назад
  

• 

  30 слайд

  Свойства лазерного излучения
  Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения.
  Все фотоны лазерного излучения имеют одинаковую частоту (монохроматичность) и одно и то же направление (согласованность).
  Лазеры являются мощными источниками света (до 109 Вт, т.е. больше мощности крупной электростанции).
  Назад
  

• 

  31 слайд

  Виды лазеров
  Газовые
  гелий-неоновый
  аргоновый
  криптоновый
  ксеноновый
  азотный
  втористо-водородный
  кислородно-йодный
  углекислотный (CO2)
  на монооксиде углерода (CO)
  эксимерный
  На парах металлов
  -гелий-кадмиевый
  -гелий-ртутный
  -гелий-селеновый
  -на парах меди
  -на парах золота
  Твердотельные
  -рубиновый
  -алюмо-иттриевые
  -на фториде иттрия-лития
  -на ванадате иттрия
  -на неодимовом стекле
  -титан-сапфировые
  -александритовый
  -оптоволоконный
  -на фториде кальция
  Другие типы
  -полупроводниковый
  лазерный диод
  -на красителях
  -на свободных электронах
  -псевдо-никелево-самариевый
  Назад
  

• 

  32 слайд

  Применение лазеров
  Наука
  Вооружение
  Медицина
  Промышленность и быт
  Спектроскопия
  Измерение расстояний
  Фотохимия
  Намагничивание
  Интерферометрия
  Голография
  Охлаждение
  Термоядерный синтез
  Лазерное оружие
  «Звездные войны»
  Целеуказатели
  Лазерный прицел
  Лазерное наведение
  Скальпель
  Точечная сварка тканей
  Хирургия
  Диагностика
  Удаление опухолей
  Резка, сварка, маркировка, гравировка
  CD, DVD-проигрыватели, принтеры, дисплеи
  Фотолитография, считыватель штрихкода
  Оптическая связь, системы навигации (л.гироскоп)
  Манипуляции микрообъектами
  Назад
  

• 

  33 слайд

  Спасибо за внимание