Слайд 1 Слайд 2 Слайд 3 Слайд 4 Слайд 5 Слайд 6 Слайд 7 Слайд 8 Слайд 9 Слайд 10 Слайд 11 Слайд 12 Слайд 13 Слайд 14 Слайд 15 Слайд 16 Слайд 17 Слайд 18 Слайд 19 Слайд 20 Слайд 21 Слайд 22 Слайд 23 Слайд 24 Слайд 25 Слайд 26 Слайд 27 Слайд 28 Слайд 29 Слайд 30 Слайд 31 Слайд 32 Слайд 33 Слайд 34 Слайд 35 Слайд 36 Слайд 37 Слайд 38 Слайд 39 Слайд 40 Слайд 41 Слайд 42 Слайд 43 Слайд 44 Слайд 45 Слайд 46 Слайд 47 Слайд 48 Слайд 49 Слайд 50 Слайд 51 Слайд 52 Слайд 53
1: Оптика и квантовая физика Кафедра общей физики
7: Выводы: Выводы: Атом практически пустой: его масса и положительный заряд сосредоточены в ядре, размеры которого 10-15 м. Масса ядра 99,95 массы атома. Положительный заряд экранируется отрицательно заряженными электронами, расположенными вокруг него. Плотность ядерного вещества ρ 1015 г/см3.
8: Планетарная модель Резерфорда
9: Затруднения модели Резерфорда Уравнение движения содержит два неизвестных: r и V. Т. е. , существует бесчисленное множество значений радиуса и соответствующих ему значений скорости (а значит, и энергии), удовлетворяющих этому уравнению. Величины r, V, Е могут меняться непрерывно. Движущийся с ускорением заряд должен излучать энергию и испускать непрерывный спектр. За время 10-8с все электроны в атоме должны растратить энергию и упасть на ядро. ! Но атом устойчив, а спектры атомов – линейчатые.
10: Линейчатые спектры атомов. Формула Бальмера
12: Комбинационный принцип Ритца
13: Модель атома Бора. 1913 г.
14: Постулаты Бора
15: Постулат стационарных состояний Атомная система находится в стационарных состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не излучает.
16: Условие квантования момента импульса (правило орбит) Момент импульса электрона, вращающегося вокруг ядра, может принимать только дискретные значения, кратные постоянной Планка: mvr nћ ћ h/2π
17: Постулат частот При переходе атома из одного стационарного состояния с энергией En в другое стационарное состояние с энергией Em излучается (поглощается) квант, энергия которого равна hν Em – En или ћω Em – En
18: Опыт Франка-Герца
19: Опыт Франка-Герца
23: Спектральные закономерности Переходы на общий нижний уровень образуют серию. Переходы подчиняются правилам отбора l - 1. Длинноволновая граница серии: nm1 Коротковолновая граница серии: при n.
25: Выводы В связанных состояниях скорость вращения, радиус орбиты и энергия электрона принимают дискретный ряд значений и полностью определяются величиной главного квантового числа n. Момент вращения квантуется всегда. Энергия отрицательна. Минимальное значение энергии не равно нулю. Состояние с минимальной энергией (n1) – основное. Остальные (n1) – возбужденные. Ближайший к основному уровень, с которого разрешен переход вниз, – резонансный. Уровень, вероятность перехода с которого очень мала, - метастабильный. При возрастании n уровни сближаются к границе, n . Первый возбуждённый уровень значительно ближе к границе ионизации, чем к основному состоянию. Бесконечно много уровней имеет только уединённый атом. В реальной среде различные взаимодействия с соседними частицами приводят к тому, что у атома остаётся только конечное число нижних уровней. Состояния с положительной энергией называют свободными; они не квантуются, и все параметры электрона в них, кроме момента вращения, могут принимать любые значения, не противоречащие законам сохранения.
26: Энергетический спектр атома водорода Последовательность энергетических уровней, определяемых главным квантовым числом n.
27: Принцип соответствия
28: Принцип соответствия Состояния атома, в котором один из электронов находится на высоком энергетическом уровне, называют высоковозбуждёнными, или ридберговскими. Положение уровней возбуждённого электрона может быть описано в рамках модели Бора. Электрон с большим значением квантового числа n, далек от ядра и других электронов («оптический» электрон). При переходе между высокими (n 1) соседними орбитами n и n 1, частота ωn,n1 излучаемого кванта энергии равна частоте ωn вращения электрона на n-й орбите. Здесь и начинается «стирание различий» между квантовомеханической моделью атома, где электрон может находиться лишь в фиксированных энергетических состояниях, поглощать и испускать энергию фиксированными порциями (квантами) и, соответственно, обитать на строго определенных орбитах, и классической моделью атома, где электрон обладает произвольной энергией и движется по произвольным орбитам. Иными словами, на больших удалениях от ядра атом начинает представлять собой классическую систему, подчиняющуюся законам механики Ньютона.
31: Выводы Теория Бора имеет историческое значение: пользуется классическими представлениями, но основывается на квантовых постулатах. Она показала неприменимость классической физики к атомным явлениям. Применима только к расчету атома водорода и легких ионов с одним электроном. Позволила теоретически вычислить постоянную Ридберга