Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Тесты / Урок по физике на темау: «Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.»(11 класс)
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Урок по физике на темау: «Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.»(11 класс)

библиотека
материалов

Урок №70 Дата проведения 11___________

Тема: «Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.»

Цель урока: изучить квантовые постулаты Бора, модель атома водорода Бора, показать значение теории Бора в развитии физической науки.

Ход урока:


1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания и актуализация изучаемой темы.

Выберите один правильный ответ из предложенных вариантов

1. Принятая в настоящий момент в науке модель структуры атома обоснована опытами по...

  1. растворению и плавлению твердых тел

  2. ионизации газа

  3. химическому получению новых веществ

  4. рассеянию a-частиц

Ответ: 4.

2.В опыте Резерфорда a-частицы рассеиваются...

  1. электростатическим полем ядра атом

  2. электронной оболочкой атомов мишени

  3. гравитационным полем ядра атома

  4. поверхностью мишени

Ответ: 1.

3.На рисунке показаны траектории a-частиц при рассеянии их на атоме, состоящем из тяжелого положительно заряженного ядра Z+ и легкого облака электронов е -. Какая из траекторий является правильной?


  1. Только 1

  2. Только 2

  3. И 1, и 2

  4. Ни 1, ни 2

Ответ: 2 hello_html_m18b37574.png


4.Какое утверждение соответствует планетарной модели атома?

hello_html_m32af99c2.png

hello_html_m32af99c2.png

hello_html_m32af99c2.png

hello_html_m32af99c2.png

Ответ:1

5.На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Атому hello_html_1cc746a3.pngсоответствует схема...


hello_html_2831a66c.png

1


hello_html_m63194318.png

2


hello_html_m48bbb59d.png

3


hello_html_m48bbb59d.png

4



Ответ: 2.


6.Сравните массы частиц, фигурирующих в объяснении опыта Резерфорда: масса a-частицы – Мa, масса ядра атома золота МAu, масса электрона – Ме


1.

МAu » Мa>>Ме

2.

МAu>Мa>>Ме

3.

МAu>>Мa>>Ме

4.

МAu » Мa<Ме


Ответ: 3

Фронтальный опрос

Какова была цель опыта Резерфорда? Опишите установку Резерфорда, ход эксперимента.

Какие результаты получил Резерфорд?(Подавляющая часть альфа частиц проходила сквозь фольгу практически без отклонения или с отклонением на малые углы по отношению к направлению своего первоначального полёта. Но небольшая часть частиц отклонялась на значительные углы, достигающие почти 180°. Применив методы теории вероятностей, Резерфорд показал, что такие отклонения не могут быть следствием многократных столкновений альфа частиц с атомами, поэтому объяснить этот результат на основе модели атома Томсона невозможно.)

- Какие выводы сделал Резерфорд из опыта? (Существует атомное ядро, в котором сконцентрирована почти вся масса атома и весь положительный заряд. Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются отрицательные частицы электроны.)

-- Почему большинство ученых отрицательно отнеслись к модели атома Резерфорда? (Ядерная модель атома, предложенная Резерфордом, не могла объяснить факт существования атома, точнее — его устойчивость. В соответствии с законами классической электродинамики Максвелла электроны при движении по орбитам c ускорением должны непрерывно излучать электромагнитные волны. Атом должен излучать свет и терять энергию. С потерей энергии электрон за время порядка 0.1 нс должен «упасть» на ядро, а атом прекратить своё существование. В действительности атомы излучают свет, но не исчезают при этом. Кроме того, частота вращения электрона по мере приближения к ядру будет изменяться плавно, т. е. спектр излучения атома должен быть непрерывным, а не линейчатым. Таким образом, по законам классической электродинамики атом Резерфорда должен быт неустойчивым, а его спектр излучения — непрерывным, что противоречило результатам экспериментов. Ученым пришлось признать ограниченность применения законов классической физики.)

3.Изучение нового материала

Постулаты Бора.

Первым решился на это признание выдающийся физик XX в. датский ученый Нильс Бор. В 1913 г. он с помощью гениальной интуиции сформулировал в виде постулатов основные положения новой теории.

Изучая противоречия модели атома Резерфорда и законами классической физики, Нильс Бор выдвигает постулаты, определяющие строение атома и условия испускания и поглощения им электромагнитного излучения.

Постулаты Бора показали, что атомы подчиняются законам микромира.

I постулат (постулат стационарных состояний).

Атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не излучает энергию, при этом электроны в атомах движутся с ускорением.

Атом может находиться в стационарном состоянии сколь угодно долго.

Стационарные состояния отличаются друг от друга различными орбитами, по которым движутся электроны в атоме. Набор электронных орбит, по сути, определяет стационарные состояния электрона в атоме. Стационарные состояния можно пронумеровать, присвоив им порядковый номер n=1, 2, 3, ...,причем каждое состояние обладает своей фиксированной энергией Еn

II постулат (правило частот).

Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией En. Энергия излучённого фотона равна разности энергий стационарных состояний: hello_html_m5525f0de.png

Отсюда можно выразить частоту излучения:

hello_html_m743a4be3.png

При поглощении света, атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией. При излучении атом переходит из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией.


hello_html_m582df29d.jpg

Второй постулат противоречит электродинамике Максвелла, т.к. частота излученного света свидетельствует не об особенностях движения электрона, а лишь об изменении энергии атома.

Модель атома водорода по Бору

Используя законы механики Ньютона и правило квантования, на основе которого определяются возможные стационарные состояния атома. Бор смог вычислить радиусы орбит электрона и энергии стационарных состояний атома. Минимальный радиус орбиты определяет размеры атома.


hello_html_m6f23ade9.pnghello_html_4cca4074.png


Для наглядного представления возможных энергетических состояний электрона в атоме используется энергетическая диаграмма, на которой каждому энергетическому состоянию электрона в атоме Еn соответствует горизонтальная линия — энергетический уровень. Энергетическую диаграмму можно считать своеобразной «лестницей» с «нижней площадкой» (основным состоянием) и поднимающимися вверх «ступенями» (возбужденными состояниями). Значения энергий стационарных состояний отложены на вертикальной оси (в электрон - вольтах).

Обычно атом находится в основном состоянии (в этом состоянии атома электрон движется по первой стационарной орбите) с наименьшим значением энергии, равны:


hello_html_7b0767d.png



Второй постулат Бора позволяет вычислить (по известным значениям энергий стационарных состояний) частоты излучений атома водорода.

Теория Бора приводит к количественному согласию с экспериментом для значений этих частот. Все частоты излучений атома водорода составляют в своей совокупности ряд серий, каждая из которых образуется при переходах атома в одно из энергетических состояний со всех верхних энергетических состояний (состояний с большей энергией).

Переходы в первое возбужденное состояние (на второй энергетический уровень) с верхних уровней образуют серию, названную по имени швейцарского учёного серией И. Бальмера. Эти переходы изображены стрелками: красная, зеленая и две синие линии в видимой части спектра водорода (рис. V, 3 на цветной вклейке в учебнике) соответствуют переходам:Е3 - Е2 , Е4 - Е2 , Е5 - Е2 , Е6 - Е2.)


hello_html_m53d4ba45.jpg


И. Бальмер еще в 1885 г. на основе экспериментальных данных вывел простую формулу для определения частот видимой части спектра водорода.

hello_html_117a1aaf.gif



R=109737, 31 (1/ см) – постоянная Ридберга.

Поглощение света — процесс, обратный излучению. Атом, поглощая свет, переходит из низших энергетических состояний в высшие состояния. При этом он поглощает излучение той же самой частоты, которую излучает, переходя из высших энергетических состояний в низшие.




Значение постулатов Бора

Эйнштейн оценил проделанную работу Бором «как высшую музыкальность в области мысли», всегда его поражавшую.

На основе двух постулатов и правила квантования Бор определил радиус атома водорода и энергии стационарных состояний атома. Это позволило вычислить частоты излучаемых и поглощаемых атомом водорода электромагнитных волн. Теория Бора позволяет описать не только атом водорода, но и ионизированные атомы (ионы) других элементов, вокруг ядер которых, как и в атоме водорода, вращается один электрон. Такие ионы называются водородоподобными. Примерами водородоподобных ионов могут служить однократно ионизированный атом гелия (Не+), двукратно ионизированный атом лития (Li + +) и т. д.

Теория Бора явилась важным этапом в развитии квантовых представлений, введение которых в физику требовало кардинальной перестройки механики и электродинамики. Такая перестройка была осуществлена в 20-е – 30-е годы XX века, когда были созданы новые физические теории квантовая механика и квантовая электродинамика.

Однако надо помнить то, что для атомов с большим числом электронов (больше 1) расчеты по теории Бора неприменимы. Представление Бора об определенных орбитах, по которым движутся электроны в атоме, оказалось весьма условным. На самом деле движение электрона в атоме очень мало похоже на движение планет или спутников. Физический смысл имеет только вероятность нахождения электрона в том или ином месте окрестности ядра.

hello_html_7053cf87.jpg

В настоящее время с помощью квантовой механики можно ответить практически на любой вопрос, относящийся к строению и свойствам электронных оболочек атомов. С количественным описанием электронных оболочек атомов вы познакомились в курсе химии.

4.Закрепление нового материала

- Какие затруднения вызвала модель Резерфорда для объяснения процессов излучения энергии атомами? ( Ядерная модель Резерфорда просто обосновывала экспериментальные данные, но не позволяла объяснить устройство атома исходя из классических законов физики).

- Сформулируйте первый постулат Бора.

- Сформулируйте и запишите второй постулат Бора.

- В чём заключаются противоречия между постулатами Бора и законами классической механики и классической электродинамики? (Как следует из постулатов, вопреки классической электродинамике электроны движутся по замкнутым орбитам и электромагнитные волны при этом не излучают.)

- При каком условии происходит излучение, а при каком условии происходит поглощение энергии атомом? (При поглощении света, атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией. При излучении атом переходит из стационарного состояния с большей энергией, в стационарное состояние с меньшей энергией.)

- Каково значение теории Бора в развитии физической науки? (Теория Бора явилась важным этапом в развитии квантовых представлений о строении атома. Бор определил радиус атома водорода и энергии стационарных состояний атома. Это позволило вычислить частоты излучаемых и поглощаемых атомом водорода электромагнитных волн. Теория Бора позволяет описать не только атом водорода, но и водородоподобные ионы других элементов.)

Работа с учебником: найдите в учебнике на стр.278 изображение диаграммы энергетических уровней атома водорода. Вопросы:

- На рисунке12.4,стр278 изображена диаграмма энергетических уровней атома водорода. Энергия ионизации атома равна: а)0; б)3.4эВ; в)0.54эВ; г)13.6эВ ( 13.6эВ. Энергия ионизации - энергия, которую нужно затратить для перевода электрона из основного состояния в состояние с нулевой энергией. Исходя из диаграммы, в основном состоянии электрон имеет энергию Е = -13.6эВ.)

- Сколько квантов (с различной энергией) может испускать атом водорода, если электрон находится на третьем возбужденном уровне. (Рис12.4,стр278) (атом водорода может испускать кванты с тремя различными энергиями .Возможные переходы: n=3 ---n=1,n=2--- n=1, n=3--- n=2.)



Домашнее задание: §94


Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Краткое описание документа:

Цель урока: изучить  квантовые постулаты  Бора, модель атома водорода Бора, показать  значение теории Бора в развитии физической науки.

Ход урока:

 

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания и актуализация изучаемой темы.

Выберите один правильный ответ из предложенных вариантов

1. Принятая в настоящий момент в науке модель структуры атома обоснована опытами по...

1.                   растворению и плавлению твердых тел

2.                   ионизации газа

3.                   химическому получению новых веществ

4.                   рассеянию a-частиц

              Ответ: 4.

2.В опыте Резерфорда a-частицы рассеиваются...

1.                   электростатическим полем ядра атом

2.                   электронной оболочкой атомов мишени

3.                   гравитационным полем ядра атома

4.                   поверхностью мишени

Автор
Дата добавления 24.04.2015
Раздел Физика
Подраздел Тесты
Просмотров2326
Номер материала 494550
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