Презентация к уроку физики "Модели атомов. Опыт Резерфорда"

1903г. Джозеф Томсон предложил одну из первых модель строения атома.

Атом – шар, по всему объёму которого равномерно распределён положительный заряд.

Внутри шара находятся электроны.

Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия.

Положительный заряд шара равен по модулю суммарному заряду электронов, поэтому заряд атома в целом равен нулю.

Модель Томсона нуждалась в экспериментальной проверке.

Важно было проверить, действительно ли положительный заряд распределён по всему объёму атома с постоянной плотностью.

В 1911г. Эрнест Резерфорд совместно со своими сотрудниками провёл ряд опытов по исследованию состава и строения атомов.

Идея опыта Резерфорда:

- Зондировать атом альфа–частицами.

- Альфа-частицы возникают при распаде радия.

- Масса альфа-частицы в 8000 раз больше массы электрона.

- Электрический заряд альфа-частицы в 2 раза больше заряда электрона.

- Скорость альфа-частицы около 15 000 км/с.

- Альфа-частицы является ядром атома гелия.

Схема экспериментальной установки Резерфорда.

В ходе эксперимента обнаружили:

1. В отсутствии фольги – на экране появлялся светлый кружок напротив канала с радиоактивным веществом.

2. Когда на пути пучка альфа-частиц поместили фольгу, площадь пятна на экране увеличилась.

3. Помещая экран сверху и снизу установки, Резерфорд обнаружил, что небольшое число альфа-частиц отклонилось на углы около 900.

4. Единичные частицы были отброшены назад.

Противоречие модели Томсона с экспериментом:

1. Так как масса электронов мала, они не могут заметно изменить траекторию движения альфа-частиц.

2. Заметное рассеивание альфа-частиц может вызвать только положительная часть атома и лишь в том случае, если она сконцентрирована в очень малом объёме.

Выводы из опыта по рассеиванию альфа-частиц Резерфорда:

1. Существует атомное ядро, т.е. тело малых размеров, в котором сконцентрирована почти вся масса атома и весь положительный заряд.

2. В ядре сконцентрирована почти вся масса атома.

3. Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются отрицательные частицы- электроны.

4. отрицательный заряд всех электронов распределён по всему объёму атома.

Недостаток планетарной модели атома:

Нельзя объяснить факт существования атома;

Нельзя объяснить устойчивость атома.

Вопросы на закрепление:

1. В чём заключается сущность модели Томсона?

2. В чём заключалась идея опыта Резерфорда?

3. Объясните по схеме опыт Резерфорда по рассеиванию альфа-частиц. (Схема экспериментальной установки Резерфорда.)  

4. Объясните причину рассеивания альфа-частиц атомами вещества.

5. В чём сущность планетарной модели атома?

Постулаты Нильса Бора:

1. В устойчивом атоме электрон может двигаться лишь по особым, стационарным орбитам, не излучая при этом электромагнитной энергии.

2. Излучение света атомом происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ек в стационарное состояние с меньшей энергией Еn.

Модели атомов. Опыт Резерфорда.

Презентация урока физики

в 11 классе.

Учитель Васильева Е.Д.

1903г. Джозеф Томсон предложил одну из первых модель строения атома.

• Атом – шар, по всему объёму которого равномерно распределён положительный заряд.
• Внутри шара находятся электроны.
• Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия.
• Положительный заряд шара равен по модулю суммарному заряду электронов, поэтому заряд атома в целом равен нулю.

Модель Томсона нуждалась в экспериментальной проверке. Важно было проверить , действительно ли положительный заряд распределён по всему объёму атома с постоянной плотностью .

В 1911г. Эрнест Резерфорд совместно со своими сотрудниками провёл ряд опытов по исследованию состава и строения атомов.

Идея опыта Резерфорда :

• Зондировать атом альфа–частицами.
• Альфа-частицы возникают при распаде радия.
• Масса альфа-частицы в 8000 раз больше массы электрона.
• Электрический заряд альфа-частицы в 2 раза больше заряда электрона.
• Скорость альфа-частицы около 15 000 км/с.
• Альфа-частицы является ядром атома гелия.

Схема экспериментальной установки Резерфорда. Вся установка помещается в вакуум.

В ходе эксперимента обнаружили:

• 1. В отсутствии фольги – на экране появлялся светлый кружок напротив канала с радиоактивным веществом.
• 2. Когда на пути пучка альфа-частиц поместили фольгу, площадь пятна на экране увеличилась.
• 3. Помещая экран сверху и снизу установки, Резерфорд обнаружил, что небольшое число альфа-частиц отклонилось на углы около 90 0 .
• 4. Единичные частицы были отброшены назад.

Противоречие модели Томсона с экспериментом:

• 1. Так как масса электронов мала, они не могут заметно изменить траекторию движения альфа-частиц.
• 2. Заметное рассеивание альфа-частиц может вызвать только положительная часть атома и лишь в том случае, если она сконцентрирована в очень малом объёме.

Выводы из опыта по рассеиванию альфа-частиц Резерфорда:

• 1. Существует атомное ядро,

т.е. тело малых размеров, в котором сконцентрирована почти вся масса атома и весь положительный заряд.

• 2. В ядре сконцентрирована почти вся масса атома.
• 3. Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются отрицательные частицы- электроны.
• 4. отрицательный заряд всех электронов распределён по всему объёму атома.

Ядерная модель атома:

Процесс прохождения альфа-частиц сквозь атомы фольги в опыте Резерфорда с точки зрения ядерной модели.

• На этом рисунке показано, как меняется траектория полёта альфа-частиц в зависимости от расстояния от ядра атома.

Недостаток планетарной модели атома:

• Нельзя объяснить факт существования атома;
• Нельзя объяснить устойчивость атома.

Вопросы на закрепление:

• 1. В чём заключается сущность модели Томсона?
• 2. В чём заключалась идея опыта Резерфорда?
• 3. Объясните по схеме опыт Резерфорда по рассеиванию альфа-частиц. ( Схема экспериментальной установки Резерфорда.)
• 4. Объясните причину рассеивания альфа-частиц атомами вещества.
• 5. В чём сущность планетарной модели атома?

Постулаты Нильса Бора:

• 2. Излучение света атомом происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Е к в стационарное состояние с меньшей энергией Е n .

• hV kn = E k - E n

• 1. В устойчивом атоме электрон может двигаться лишь по особым, стационарным орбитам , не излучая при этом эл-маг-ой энергии.

• Атом может находиться только в особых, квантовых состояниях. Каждому из которых соответствует своя определенная энергия Е n . В стационарном состоянии атом не излучает.
• При переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается квант света с энергией Ђ ω , равной разности энергий стационарных состояний:

Ђ ω = l Е n´ - Е nl .

• В стационарном состоянии электрон может двигаться только по «разрешенной» орбите, радиус которой удовлетворяет условию:

m υ r = n Ђ,

где m υ – импульс электрона,

n – номер квантового состояния (1; 2; 3;…).

• На рисунке горизонтальными линиями изображены энергетические уровни атома, а стрелками – переходы из одного стационарного состояния в другое.

1) атом может находиться в течение очень малого промежутка времени (порядка 10 ˉ с), после чего самопроизвольно переходит в основное состояние ( n = 1), излучая при этом соответствующие кванты. Набор их частот образует линейчатый спектр излучения (рис. 1). Обратные переходы дают линейчатый спектр поглощения (рис. 2). 8 Поясните, что изображено на рисунках. " width="640"

• Рисунок 1

• Рисунок 2

В возбужденном состоянии ( n 1) атом может находиться в

течение очень малого промежутка времени (порядка 10 ˉ с),

после чего самопроизвольно переходит в основное состояние

( n = 1), излучая при этом соответствующие кванты.

Набор их частот образует линейчатый спектр излучения (рис. 1).

Обратные переходы дают линейчатый спектр поглощения (рис. 2).

• 8

• Поясните, что изображено на рисунках.

Задача: Энергия фотона, излучаемого атомом при переходе из возбуждённого состояния с энергией Е 1 в основное состояние с энергией Е 0 , равна:

• 1) Е 1 – Е 0 3) (Е 1 - Е 0 )/ h
• 2) (Е 1 + Е 0 )/ h 4) Е 1 + Е 0

Задача: Частота волны фотона, излучаемого атомом при переходе из возбуждённого состояния с энергией Е 1 в основное состояние с энергией Е 0 , равна:

• 1) (Е 1 – Е 0 ) h 3) (Е 1 - Е 0 )/ h
• 2) (Е 1 + Е 0 )/ h 4) с(Е 1 - Е 0 )/ h

Задача: Длина волны фотона, излучаемого атомом при переходе из возбуждённого состояния с энергией Е 1 в основное состояние с энергией Е 0 , равна:

• 1) ( Е 1 – Е 0 ) h 3) (Е 1 - Е 0 )/ h
• 2) (Е 1 + Е 0 )/ h 4) hc / ( Е 1 - Е 0 )