Час) Боровская теория атома. Спектры излучения и поглощения света для атомов и молекул. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Опыты Резерфорда.

 

 

Материал по излучению света атомами и молекулами на основе атома водорода рассмотрен ранее. Также – и постулаты Бора. Сейчас       

                                                                       

                                                            Характер спектров испускания и поглощения:

1) сплошные спектры (дают твердые и жидкие тела),

2) линейчатые спектры (дают газы в атомарном состоянии),

3) полосатые спектры(дают вещества в твердом и жидком состоянии, например, боковые группы ВМС) точнее, –  боковые группы, находящиеся в разных положениях (конфигурациях). Например, в      ИК- спектрах целлюлозы разные ОН- группы.

 

Опыты Франка и Герца

и создают ток, регистрируемый гальванометром. Если энергии достаточно, то происходит неупругое соударение электрона с атомом ртути и электрон передает ему свою энергию. Ближайшим к основному, невозбужденному, состоянию атома ртути является возбужденное состояние, отстоящее от основного по шкале энергий на 4,8 эВ. Электроны, потерявшие свою энергию, уже не могут преодолеть тормозящее поле и достигнуть анода.

                                                                                                                      

Этим и объясняется первое резкое падение анодного тока: е · Δφ = 4,86 эВ. При значениях энергии, кратных 4,8 эВ, электроны могут испытать с атомами ртути 1, 2, 3, … неупругих соударения, потеряв полностью свою энергию.

Поэтому, опыты Франка и Герца доказали, что в атомах действительно существуют дискретные стационарные состояния.

Получив энергию, атомы ртути излучают ее в виде кванта света Е = h ν

E = 4,86 эВ, а λ = 2,6 · 10 м – это линия в УФ области. Это подтверждает не только первый, но и второй постулат Бора.

 

Опыты Резерфорда.

   

1 – радиоактивное вещество,              Небольшое количество α – частиц                      испускающее α – частицы в            (1 из 2000) отклонялись на большой                                                       свинцовом контейнере,                         угол (α~180^o). Это доказывает

2 – мишень, фольга из Al,                    существование в атоме ядра.   

3 – светящийся экран (стинциляция),       

4 – микроскоп. Установка помещена в вакуум.

Размер ядра Ø ~ 10 см, размер атома Ø ~ 10 см.

Т.е. размер ядра в 100000 раз меньше размера атома. Отсюда – планетарная модель атома Резерфорда.

  На основе этой модели Бор создал теорию излучения и поглощения света атомами.

Волновые свойства частиц.

 4.1 (1час) Опыт Девиссона и Джермера. Гипотеза де Бройля. Принцип неопределенности.

Французский физик Луи де Бройль пришел к выводу (1924), что корпускулярно-волновая двойственность свойств характерна не только для света. По мере возрастания частоты света его волновые свойства все труднее обнаружить, – то можно предполагать о существовании длин волн менее чем γ – излучения. Вопрос о природе этих волн неизвестен. Эти волны не электромагнитные. Они имеют специфическую природу, для которой

нельзя найти классическую физическую аналогию:

из p =  => λ =  - формула де Бройля.

 

свойства электронов в исследованиях П. Тартаковского (Ленинград) и Томсона Дж. Использовалось прохождение электронов через тонкие пленки золота и меди.

 Справедливость формулы де Бройля и наличие волновых свойств у частиц убедительно показаны в рассмотренных опытах. Также– опыты на нейтронах.

Принцип неопределенности (Гейзенберга).

Из формулы де Бройля следует: Δ λ = , или Δλ · Δр ≥ h.

Пространственная неопределенность Δх некоторого цуга волн связана с его принципиальной немонохроматичностью:

                Δх · Δk ≥ h – соотношение неопределенностей Гейзенберга.