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:

Объяснить закономерности излучения атомов

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 – 25 мин

4. Закрепление материала – 7 мин

5. Домашнее задание – 2 мин

Домашнее задание: §12

Конспект урока:

Вспомним: Энергия атома не может принимать произвольных значений, а характеризуется определенным набо­ром энергетических уровней Е_п:

Излучение света происходит при переходе электрона в атоме, с высшего энергетического уровня E_k на один из низших энерге­тических уровней E_n(k>n). Атом в этом случае излучает  фотон  с энергией  hv_kn.

 E_kn= hv_kn =E_k -E_n

 Частота излучения при этом

где п и k — номера стационарных состояний электрона в атоме. Поглощение света — процесс, обратный излучению. Атом, поглощая фотон (квант электромагнитной энергии), переходит из низшего состояния k в более высокое n (n>k). Частота поглощенного фотона

Таким образом, спектры позволяют судить об изменениях энергии при различных переходах, т. е. позволяют построить диаграмму энергетических уровней исследуемого атома.

Формула для серии энергетических уровней атома Е_п показывает важную закономерность: чем выше поднимается над нулевым уровнем «энергетическая лестница», тем менее «крутыми» становятся ее ступени (на рисунках 35, 36 это хорошо заметно при n>4). Другими словами, чем дальше от ядра, тем на меньшую величину отличаются соседние уровни энергии, т. е. густота энергетических уровней растет. Квантовые скачки при этом уменьшаются, вследствие чего переходы между стационарными состояниями атома все больше и больше становятся «похожими» на непрерывное изменение энергии, что приводит к переходу линейчатых и полосатых  спектров в сплошные. Таким образом, по мере удаления от ядра (с ростом п) энергетическая «лестница» постепенно превращается в «плавный подъем» (рис. 38).

Луи де Бройль выяснил сущность «загадочного» правила квантования электронных орбит в атоме (III постулат Бора). Согласно гипотезе де Бройля каждому электрону в атоме на стационарной орбите соответствует стоячая волна с целым числом длин волн на окружности (рис. 39).

Если же на окружности не укладывается целое число длин волн (волна не «замыкается» сама на себя), то волна быстро затухает (рис. 40).

Таким образом, разрешенным орбитам электрона в атоме соответствует условие максимума интерференции соответствующей ему волны де Бройля (рис. 41):

2πr_n= nλ_Б, n=1,2,3...

С учетом того, что, получаем

или

Это соотношение и представляет собой условие квантования орбит. Поскольку гипотеза де Бройля о волновых свойствах электрона позволяет объяснить квантование орбит и энергетических состояний в боровской модели атома, то это означает, что электрон одновременно обладает и корпускулярными, и волновыми свойствами. Атому так же, как и фотону, оказался присущ корпускулярно-волновой дуализм.

Таким образом, с помощью модели атома Бора удалось:

1)          вычислить энергию ионизации атома водорода (согласно теории W= 13,55 эВ эксперимент дал значение W=13,6 эВ);

2)    объяснить закономерности периодической системы хими­ческих элементов (согласно модели Бора электроны вращаются по определенным орбитам, образующим различные группы — электронные оболочки); структура электронных оболочек опреде­ляет химические свойства элемента, которые периодически по­вторяются но мере заполнения оболочек электронами, что позволило «предсказывать» свойства неизвестных элементов: так, например, был открыт элемент с порядковым номером Z = 72 — гафний, по своим свойствам аналогичный цирконию (Z = 40).

Модель атома Бора объяснила основные закономерности спектра атома водорода, но в своей основе сохранила «классический» характер, поскольку в ней предполагалось, что электроны движутся по стационарным орбитам вокруг ядра. Однако на основе этой модели не удалось построить теорию более сложных атомов, например объяснить линейчатый спектр следующего за водородом атома гелия, который содержит всего два электрона. Соответственно, не могло быть и речи об объяснении с помощью данной модели строения молекул, так как картина движения и взаимодействия электронов и атомных ядер в них намного сложнее, чем в атомах.

Помимо этого на основе боровской модели атома невозможно было объяснить, почему одни спектральные линии ярче других, поскольку в ней не обсуждались причины, приводящие к самопроизвольным (спонтанным) переходам электронов с одной орбиты на другую.

Согласно принципу соответствия любая новая теория, претендующая на более глубокое описание физических явлений, должна включать в себя «предыдущие» теории как предельные случаи. В 1923 г. Бор распространил действие принципа соответствия на квантовую механику: квантовые эффекты существенны лишь при рассмотрении микрообъектов. Для больших квантовых чисел система с высокой степенью точности подчиняется классическим законам.

В 1922 г. Нильсу Бору была присуждена Нобелевская премия «за заслуги в исследовании строения атомов и излучения».

1.          Чем отличается атом, находящийся в основном состоянии, от атома, находящегося в возбужденном состоянии?

2.    Неподвижен ли электрон в основном состоянии атома водорода в модели Бора?

3.    Куда «исчезает» энергия при переходе электрона в атоме из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией?

4.    Какие закономерности в образовании линейчатых спектров смогла объяснить модель атома Бора?

5.    Какие закономерности в образовании линейчатых спектров  не смогла объяснить модель атома Бора?

Запишите формулу для условия максимума интерференции волн де Бройл.