Цели  урока:

а) Обучающая: изучение физической модели атомов

б) Воспитательная: положительного отношения к знаниям; воспитание дисциплинированности

в) Развивающая: развитие мышления (классифицировать факты, делать обобщающие выводы и т. д.); развитие познавательных умений (формирование умений выделять главное, конспект, наблюдать); развитие умения владеть собой

Задачи  урока:

Изучить модель атомов Эрнеста Резерфорда.

Обеспечение урока:

«Физика 11» (авторы Жилко В.В., Лавриненко А.В., Маркович Л.Г.)

Ход урока:

1. Организационный момент – 1 мин

2. Проверка домашнего задания – 10 мин

3. Объяснение нового материала – 20 мин

4. Закрепление материала – 12 мин

4. Домашнее задание – 2 мин

Домашнее задание: §9

Конспект урока:

На том уроке мы с вами выяснили, что:

1)                  Атомы и молекулы газа способны испускать свет.

2)                  Спектр испускания атомов и молекул газа является линейчатым - спектр, состоящий из отдельных резких линий.

3)                  Расположение линий в этих линейчатых спектрах подчинено определенным закономерностям.

4)                  Швейцарский физик И. Бальмер установил, что частоты ν линий спектра водорода могут быть найдены с помощью простой формулы:

ν=с/λ

Где n – целое число больше двух, а постоянная R – постоянная Ридберга.

Совокупность линий, имеющих частоту, соответствующую формуле, называют серией Бальмера.

5)                  Серия Бальмера описывает видимую часть спектра (видимы свет)

6)                  Серия Лаймана находится в ультрафиолетовой области спектра

7)                  Серия Пашена находится в инфракрасной области спектра

8) Объединенная формула Вальтера Ритца

Ядерная модель атома

Повторение. Электромагнитная волна называется монохроматической, если колебания электрического Е и магнитного В полей в ней происходят с фиксированной частотой.

Гармоническим осциллятором называется система, колебания в которой происходят по закону синуса или косинуса. Примерами гармонического осциллятора могут служить груз на пружине в отсутствие трения, идеальный колебательный контур.

Наименьший по модулю электрический заряд, существующий в природе, называется элементарным: е = 1,6·10^-19 Кл.

Атом гелия содержит положительно заряженное ядро и два электрона, вращающиеся вокруг него. В физике и химии ядро атома гелия называется α-частицей.

Ученых заинтересовал вопрос… почему же газ после того как ему сообщили некую добавочную энергию излучает свет, и как это происходит… Т.к. излучение и поглощение света атомами есть результат процессов, в которых могут принимать участие только частицы, входящие в состав атома, ученым было необходимо детально разобраться в строении атома.

В 1897 г. Томсон предположил, что электроны (частица с наименьший по модулю электрический зарядом, существующий в природе: е = 1,6·10^-19 Кл) входят в состав атома. Электроны в атоме при сообщении им добавочной энергии совершают гармонические колебания (колебания в которой происходят по закону синуса или косинуса)  вблизи некоторых положений равновесия согласно классическим законам. Это ускоренное движение заряженных частиц приводит к монохроматическому излучению атома.

Томсон предложил «пудинговую» модель атома. Атом представляет собой однородный, положительно заряженного шара, в который, как «изюм в пудинг», вкраплены колеблющиеся электроны (рис. 26).

При этом атом электрически нейтрален, так как в нем положительный электрический заряд шара скомпенсирован отрицательными зарядами электронов.

Для экспериментальной проверки справедливости «пудинговой» модели атома Эрнест Резерфорд с провел следующий опыт. Пучок положительно заряженных частиц (α -частиц) направлялся на сверхтонкую золотую фольгу толщиной около 400 нм (рис. 27). Частицы, прошедшие через фольгу, регистрировались на экране при помощи микроскопа.

Исходя из модели атома Томсона, следовало ожидать, что, вследствие слабого отталкивания, α -частицы будут незначительно отклоняться от прямолинейной траектории (рассеиваться) и легко пройдут через «пудинг» атомного вещества (рис. 28).

Электроны также не смогут существенно изменить траектории α -частиц. Однако полученные результаты не соответствовали этим предсказаниям. В экспериментах Резерфорда некоторая часть α -частиц действительно отклонялась на малые углы θ (4°—6°) от направления своего первоначального движения. Но были и такие частицы, которые рассеивались на угол больший 90° (рис. 29) или даже возвращались назад.

Результаты экспериментов свидетельствовали о том, что внутри атома имеется очень сильное электрическое поле, которое создается положительным зарядом, сконцентрированным в очень малом объеме. Название «ядро» для этого центрального заряда было предложено Резерфордом. В ядре сосредоточена также практически вся масса атома.

«Пудинговая» модель была неверна

Поскольку размер ядра мал, то при приближении к нему модуль напряженности электрического поля увеличивается в соответствии с законом Кулона как 1/(r²) (рис. 30, а). Вследствие этого возникают большие силы отталкивания, которые существенно изменяют траекторию α-частиц. В «пудинговой» же модели атома электрическое поле положительного заряда атома соответствует электрическому полю равномерно заряженного по объему шара (рис. 30, б) и при приближении к центру атома, в отличие от предыдущего случая, стремится к нулю. В этом случае не было бы α -частиц с большими углами рассеяния.

В 1911 г. Резерфорд предложил ядерную модель атома (рис. 31):

1) в центре атома расположено ядро размером d≤10^{-14 м;}

2) почти вся масса атома (99,96 %) сосредоточена в положительно заряженном ядре: q=+Ze, где Z — порядковый номер элемента в таблице Менделеева;

3) электроны под действием кулоновских сил движутся по замкнутым орбитам вокруг ядра. Число электронов равно Z. Суммарный заряд электронов q=-Ze, поэтому атом в целом электрически нейтрален.

Такую модель атома также называют планетарной, поскольку она напоминает нашу Солнечную систему, в которой планеты вращаются вокруг массивного центра — Солнца.

Вопросы:

1. В чем заключается сущность модели атома Томсона («пудинговой» модели)?

2. Объясните схему опыта Резерфорда по рассеянию α-частиц.

3. Объясните причину рассеяния α-частиц атомами вещества.

4. Сформулируйте основные положения ядерной модели атома.

5. Чему равен размер ядра атома? Во сколько раз он меньше размера атома?

6. Изобразите графически модель атома водорода.

7. Какая сила удерживает электроны на орбитах в ядерной модели атома?

8. Почему ядерную модель атома называют также планетарной? Какие объекты модели являются аналогами планет?

9. Почему фольга в опытах Резерфорда должна быть как можно тоньше?