- •Экзаменационные вопросы по физике
- •Механика основные положения
- •Кинематика(от греческого kinematicos – движение)
- •Механическое движение
- •Относительность движения(уч.10кл.Стр.25-27)
- •Системы отсчета (уч.10кл.Стр.25-27)
- •Материальная точка (уч.10кл.Стр.24-25)
- •Траектория (уч.10кл.Стр.24-25)
- •Путь и перемещение (уч.10кл.Стр.28-30)
- •Скорость (уч.10кл.Стр.32-38)
- •Ускорение (уч.10кл.Стр.41-43)
- •Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение (уч.10кл.Стр.38-40, 44-50)
- •Уравнение прямолинейного равноускоренного движения (уч.10кл.Стр.44-50)
- •Свободное падение тел (уч.10кл.Стр.52-55)
- •Ускорение свободного падения (уч.10кл.Стр.52-53)
- •Баллистическое движение(уч.10кл.Стр.61-68)
- •Криволинейное движение точки на примере движения по окружности с постоянной по модулю скоростью (уч.10кл.Стр.70-73)
- •Центростремительное ускорение (уч.10кл.Стр.70-73)
- •Основы динамики основные положения(уч.10кл.Стр.119-120)
- •Инерция. Преобразования галилея (уч.10кл.Стр.83- )
- •Первый закон ньютона (уч.10кл.Стр.87-88,уч.9кл.Стр.39-41)
- •Инерциальные системы отсчета (уч.10кл.Стр.83-86)
- •Принцип относительности галилея
- •Взаимодействие тел (уч.10кл.Стр.89-92)
- •Масса (уч.10кл.Стр.90-91)
- •Импульс (уч.10кл.Стр.121-126)
- •Сила (уч.10кл.Стр.90-92)
- •Второй закон ньютона (уч.10кл.Стр.89-92)
- •Принцип суперпозиции сил (уч.10кл.Стр.92)
- •Силы в природе закон всемирного тяготения (уч.10кл.Стр.96-99)
- •Сила тяготения (уч.10кл.Стр.96-99)
- •Вес тела (уч.10кл. Стр.100,105, 113-115)
- •Невесомость (уч.10кл. Стр.100-101, 113-115)
- •Первая космическая скорость (уч.10кл. Стр.161-163)
- •Сила упругости (уч.10кл. Стр.102-104, 317-320)
- •Закон гука (уч.10кл. Стр.102-105)
- •Деформация тела (уч.10кл.Стр.317-320)
- •Сила трения (уч.10кл. Стр.107-111)
- •Коэффициент трения (уч.10кл. Стр.107-111)
- •Закон трения скольжения (уч.10кл. Стр.107-111, 115-117)
- •Третий закон ньютона (уч.10кл. Стр.93-95)
- •Момент силы
- •Условия равновесия тел
- •Законы сохранения в механике основные положения (уч.10кл. Стр.158)
- •Закон сохранения импульса (уч.10кл. Стр.121-128, 153-157)
- •Ракеты (уч.10кл. Стр.128-129)
- •Механическая работа (уч.10кл. Стр.134)
- •Мощность (уч.10кл. Стр.146-148)
- •Кинетическая энергия (уч.10кл. Стр.142-145)
- •Потенциальная энергия (уч.10кл. Стр.135-142, 153)
- •Закон сохранения энергии в механике (уч.10кл. Стр.148-152, 153-157)
- •Простые механизмы (уч.7кл.Стр.136-150)
- •Коэффициент полезного действия механизма (уч.7кл.Стр.150-151)
- •Механика жидкостей и газов давление (уч.7кл.Стр.77)
- •Атмосферное давление (уч.7кл.Стр.97-103,181-182)
- •Изменение атмосферного давления с высотой (уч.7кл.Стр.106)
- •Закон паскаля для жидкостей и газов (уч.7кл.Стр.85-,176-178)
- •Барометры и манометры (уч.7кл.Стр.105, 108)
- •Сообщающиеся сосуды(уч.7кл.Стр.90)
- •Принцип устройства гидравлического пресса (уч.7кл.Стр.111-113)
- •Архимедова сила для жидкостей и газов (уч.7кл.Стр.114-125)
- •Условия плавания тел на поверхности жидкости (уч.7кл.Стр.120-125)
- •Термодинамика
- •Основы молекулярно-кинетической теории (уч.10кл.Стр.211- )
- •Опытное обоснование основных положений молекулярно-кинетической теории
- •Броуновское движение
- •Диффузия (уч.7кл.Стр.20)
- •Масса и размер молекул
- •Измерение скорости молекул. Опыт штерна(уч.10кл.Стр.236)
- •Количество вещества(уч.10кл.Стр.216-217)
- •Моль(уч.10кл.Стр.216-217)
- •Постоянная авогадро (уч.10кл.Стр.216-217)
- •Взаимодействие молекул
- •Модели газа, жидкости и твердого тела(уч.10кл.Стр.218-224)
- •Основы термодинамики (уч.10кл.Стр.284-285)
- •Тепловое равновесие температура и ее измерение(уч.10кл.Стр.239-241)
- •Абсолютная температурная шкала(уч.10кл.Стр.239-241)
- •Внутренняя энергия (уч.10кл.Стр.239-243, 261-264, уч.8кл.Стр.5-9)
- •Количество теплоты (уч.10кл.Стр.263-264, уч.8кл.Стр.18-29)
- •Работа в термодинамике(уч.10кл.Стр.265-267)
- •Первый закон термодинамики(уч.10кл.Стр.269-273)
- •Изотермический, изохорный и изобарный процессы(уч.10кл.Стр.252-257, 265-267, 270-271)
- •Адиабатный процесс(уч.10кл.Стр.272-274)
- •Необратимость тепловых процессов второй закон термодинамики и его статистическое истолкование (уч.10кл.Стр.281-283)
- •Преобразование энергии в тепловых двигателях (уч.10кл.Стр.275-280,уч.8кл.Стр.52-56 )
- •Кпд теплового двигателя. Цикл карно(уч.10кл.Стр.275-280 )
- •Идеальный газ (уч.10кл.Стр.222,229- )
- •Связь между давлением и средней кинетической энергией молекул идеального газа(уч.10кл.Стр.243-248)
- •Связь температуры со средней кинетической энергией частиц газа(уч.10кл.Стр.239-243)
- •Уравнение клайперона-менделеева(уч.10кл.Стр.248-251)
- •Универсальная газовая постоянная(уч.10кл.Стр.251- )
- •Жидкости и твердые тела основные положения (уч.10кл.Стр.307-308, 321-322)
- •Испарение и конденсация(уч.10кл.Стр.286-289,290-291)
- •Насыщенные и ненасыщенные пары(уч.10кл.Стр.286-291,292-293)
- •Влажность воздуха(уч.10кл.Стр.294-295,уч.8кл.Стр.46-47)
- •Кипение жидкости(уч.10кл.Стр.296-299,уч.8кл.Стр.44-45)
- •Поверхностное натяжение (уч.10кл.Стр.299-302)
- •Смачивание и каппилярность (уч.10кл.Стр.303-306)
- •Кристаллические и аморфные тела (уч.10кл.Стр.312-317)
- •Преобразование энергии при изменениях агрегатного состояния вещества(уч.10кл.Стр.218-224, 309-312,уч.8кл.Стр.48-50)
- •Измерение давления газа, влажности воздуха, температуры, плотности вещества
- •Основы электродинамики (уч.10кл.Стр.347 )
- •Электростатика основные положения (уч.10кл.Стр.376-377, 406-407)
- •Электризация тел(уч.10кл.Стр.350-352)
- •Электрический заряд(уч.10кл.Стр.347-349,356)
- •Взаимодействие зарядов(уч.10кл.Стр.347-349,)
- •Элементарный электрический заряд(уч.10кл.Стр.347-349)
- •Закон сохранения электрического заряда(уч.10кл.Стр.352-353)
- •Закон кулона(уч.10кл.Стр.354-362)
- •Электрическое поле
- •Напряженность электрического поля(уч.10кл.Стр.363-368, 374)
- •Электрическое поле точечного заряда(уч.10кл.Стр.363-365, 366-368)
- •Потенциальность электростатического поля(уч.10кл.Стр.378-381)
- •Разность потенциалов(уч.10кл.Стр.381-385)
- •Принцип суперпозиции полей(уч.10кл.Стр.368-375)
- •Проводники в электрическом поле(уч.10кл.Стр.392-396)
- •Электрическая емкость(уч.10кл.Стр.397-398 )
- •Конденсатор(уч.10кл.Стр.399-402)
- •Емкость плоского конденсатора(уч.10кл.Стр.400-402)
- •Диэлектрики в электрическом поле(уч.10кл.Стр.386-390)
- •Диэлектрическая проницаемость(уч.10кл.390-391)
- •Энергия электрического поля плоского конденсатора(уч.10кл.Стр.400-402, 403-406)
- •Постоянный электрический ток основные положения
- •Электрический ток
- •Сила тока
- •Напряжение
- •Носители свободных электрических зарядов в металлах, жидкостях и газах
- •Ток в газах
- •Ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия
- •Сопротивление проводников
- •Закон ома для участка цепи
- •Последовательное и параллельное соединение проводников
- •Электродвижущая сила
- •Работа и мощность тока. Кпд источника тока
- •Закон джоуля-ленца
- •Полупроводники основные положения
- •Проводимость полупроводников
- •Свободная и примесная проводимость полупроводников
- •Магнитное поле. Электромагнитная индукция основные положения
- •Взаимодействие магнитов
- •Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость. Магнетики
- •Взаимодействие проводников с током
- •Магнитное поле
- •Действие магнитного поля на электрические заряды
- •Индукция магнитного поля. Поток магнитной индукции
- •Сила ампера
- •Сила лоренца
- •Электродвигатель (уч.8кл.Стр.143-145)
- •Электромагнитная индукция
- •Закон электромагнитной индукции фарадея-максвелла
- •Правило ленца
- •Вихревое электрическое поле
- •Самоиндукция (уч.11кл.Стр.123-126)
- •Индуктивность
- •Энергия магнитного поля
- •Измерение силы тока, напряжения, сопротивления проводника
- •Колебания и волны основные положения (уч.10кл. Стр.184-,345-346)
- •Механические колебания и волны основные положения ( уч.10кл.Стр.345-346)
- •Гармонические колебания (уч.10кл. Стр.69-70, уч.11кл.Стр.137)
- •Амплитуда, период и частота колебаний (уч.10кл. Стр.69-70)
- •Свободные колебания (уч.10кл. Стр.167-170)
- •Математический маятник (уч.10кл. Стр.167-172)
- •Период колебаний математического маятника (уч.10кл. Стр.167-172)
- •Превращения энергии при гармонических колебаниях
- •Вынужденные колебания (уч.10кл. Стр.167, 173-179)
- •Резонанс (уч.10кл. 177-183)
- •Понятие об автоколебаниях
- •Механические волны(уч.10кл.Стр.323-324)
- •Скорость распространения волны
- •Длина волны(уч.10кл.Стр.329)
- •Поперечные и продольные волны(уч.10кл.Стр.324-328)
- •Уравнение гармонической волны(уч.10кл.Стр.328-337)
- •Поляризация волн (уч.10кл.Стр.330-331)
- •Стоячие волны (уч.10кл.Стр.332-337)
- •Звук(уч.10кл.Стр.338-344)
- •Электромагнитные колебания и волны основные положения
- •Колебательный контур
- •Переменный электрический ток генератор переменного тока (уч.11кл.Стр.131)
- •Действующие значения силы тока и напряжения
- •Активное, емкостное и индуктивное сопротивления
- •Закон ома для переменного тока. Полное сопротивление цепи
- •Резонанс в электрической цепи
- •Трансформатор
- •Производство, передача и потребление электрической энергии (уч.11кл.Стр.134)
- •Идеи теории максвелла
- •Электромагнитные волны
- •Шкала электромагнитных волн
- •Скорость распространения электромагнитных волн
- •Свойства электромагнитный волн
- •Энергия электромагнитной волны
- •Принципы радиосвязи
- •Оптика основные положения
- •Принцип гюйгенса
- •Свет - электромагнитная волна
- •Прямолинейное распространение, отражение и преломление света
- •Законы преломления и отражения света
- •Показатель преломления
- •Полное внутреннее отражение
- •Предельный угол полного внутреннего отражения
- •Ход лучей в призме
- •Построение изображений в плоском зеркале
- •Собирающая и рассеивающая линзы
- •Формула тонкой линзы
- •Построение изображений в линзах (уч.11кл.Стр.243-249,257-259,
- •Оптические приборы
- •Фотоаппарат
- •Интерференция света
- •Зоны френеля
- •Когерентность
- •Дифракция света
- •Дифракционная решетка
- •Поляризация света. Поперечность световых волн
- •Дисперсия света
- •Поглощение света
- •Измерение фокусного расстояния собирающей линзы, показателя преломления вещества, длины волны света фотометрия .Световой поток. Освещенность
- •Спектры и спектральный анализ
- •Основы специальной теории относительности основные положения (уч.10кл.Стр.209)
- •Инвариантность скорости света (уч.10кл.Стр.186-187)
- •Принцип относительности эйнштейна (уч.10кл.Стр.186-189)
- •Пространство и время в специальной теории относительности (уч.10кл.Стр.186-205)
- •Связь массы и энергии (уч.10кл.Стр.205-209)
- •Квантовая физика основные положение (уч.10кл.Стр.227-228, уч.11кл.Стр. 345-346)
- •Тепловое излучение(уч.11кл.Стр.308-312)
- •Постоянная планка( уч.11кл.Стр.310)
- •Фотоэффект (уч.11кл.Стр.314-317)
- •Опыты столетова(уч.11кл.Стр.314)
- •Уравнение эйнштейна для фотоэффекта
- •Гипотеза луи де бройля(уч.11кл.Стр.322)
- •Дифракция электронов(уч.11кл.Стр.322-323)
- •Корпускулярно-волновой дуализм(уч.11кл.Стр.318-321,323-325)
- •Спектры(уч.11кл.Стр.336-339)
- •Люминесценция(уч.11кл.Стр.337-338)
- •Лазеры(уч.11кл.Стр.340-344)
- •1. Поглощение света
- •2. Спонтанное излучение
- •3. Индуцированное излучение
- •Ядерная физика основные положение (уч.10кл.Стр.227-228, уч.11кл.Стр.387-389,406)
- •Радиоактивность (уч.11кл.Стр.357-362,363-367)
- •Альфа-, бета-, гамма- излучения
- •Закон радиоактивного распада(уч.11кл.Стр.363-367)
- •Методы наблюдения и регистрации частиц в ядерной физике(уч.9кл.Стр.189-192)
- •Опыт резерфорда по рассеиванию альфа-частиц(уч.11кл.Стр.328)
- •Планетарная модель атома(уч.10кл.Стр.211-215,уч.11кл.Стр.329)
- •Модель атома резерфорда-бора. Квантовые постулаты бора(уч.11кл.Стр.330-336)
- •Нуклонная модель ядра (уч.10кл.Стр.211,уч.11кл.Стр.347)
- •Заряд ядра
- •Массовое число ядра
- •Энергия частиц в ядре. Энергия связи атомных ядер(уч.11кл.Стр.354-357)
- •Деление ядер. Цепная реакция(уч.11кл.Стр.367-372)
- •Синтез ядер(уч.11кл.Стр.378-383)
- •Ядерные реакции
- •Сохранение заряда и массового числа при ядерных реакциях
- •Выделение энергии при делении и синтезе ядер
- •Использование ядерной энергии(уч.11кл.Стр.373-377)
- •Дозиметрия. Биологическое действие ионизирующих излучений(уч.11кл.Стр.383- )
- •Элементарные частицы(уч.11кл.Стр.390-405)
- •Фундаментальные взаимодействия (уч.10кл.Стр.9-16)
- •Методы научного познания и физическая картина мира эксперимент и теория в процессе познания мира(уч.10кл.Стр.4-7)
- •Моделирование явлений и объектов природы (уч.10кл.Стр.7-9)
- •Научные гипотезы физические законы и границы их применимости(уч.10кл.Стр.9-16)
Планетарная модель атома(уч.10кл.Стр.211-215,уч.11кл.Стр.329)
Планетарная модель атома Томпсона
Опыт Резерфорда по рассеиванию α-частиц(см.выше уч.11кл.стр.329)
Планетарная модель атома
Планетарная модель и устойчивость атома
Постулаты Бора (см.ниже)
Явление радиоактивности дало основание предположить, что в состав атома входят отрицательные и положительно заряженные частицы, а в целом атом электронейтрален.
Опираясь на эти и некоторые другие факты, английский физик Джозеф Джон Томсон в 1903 г. предложил одну из первых моделей атома:
Атом представляет собой шар, по всему объему которого равномерно распределен положительный заряд. Внутри этого шара находятся электроны. Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия. Положительный заряд шара равен по модулю суммарному отрицательному заряду электронов.
Для экспериментальной проверки модели атома Томпсона действительно ли положительный заряд распределен по всему объему атома с постоянной плотностью в 1911 г. Резерфорд с сотрудниками провел ряд опытов по исследованию состава и строения атома. (см.выше «Опыт Резерфорда по рассеиванию α-частиц»)
Опыты Резерфорда позволяют оценить максимальный размер R атомного ядра.
При центральном столкновении α-частицы (с зарядом +2e) с ядром (заряд +Ze), она останавливается кулоновскими силами отталкивания на расстоянии r от центра ядра (r > R).
В точке остановки кинетическая энергия Ek α-частицы переходит в потенциальную:
Ek = k , где k = 9*109Н*м2/Кл2
Следовательно, размер атомного ядра определиться соотношением:
R <
Линейный размер ядра по крайней мере в 10000 раз меньше размера атома.
Из опытов Резерфорда непосредственно следует планетарная модель атома.
В центре атома расположено положительно заряженное ядра, вокруг которого вращаются под действием кулоновских сил притяжения электроны.
Атом электрически нейтрален: заряд ядра равен суммарному заряду электронов.
Размер атома определяется радиусом орбиты валентного электрона.
Атомы устойчивы и в состоянии с минимальной энергией могут существовать неограниченно долго.
Планетарная модель строения атома по Резерфорду не смогла объяснить устойчивость атомов:
1. Электрон, имеющий заряд, должен за счет кулоновских сил притяжения упасть на ядро, теряя энергию на электромагнитное излучение при движении с ускорением по круговой орбите;
2. При движении по круговой орбите, приближаясь к ядру, электрон в атоме должен излучать электромагнитные волны всевозможных частот, т.е. излучаемый свет должен иметь непрерывный спектр, на практике же получается иное: электроны атомов излучают свет, имеющий линейчатый спектр.
Разрешить противоречия планетарной ядерной модели строения атома первым попытался датский физик Нильс Бор.
Модель атома резерфорда-бора. Квантовые постулаты бора(уч.11кл.Стр.330-336)
Опыт Резерфорда по рассеиванию α-частиц(см.выше)
Планетарная модель атома Резерфорда и устойчивость атома.
Первый постулат Бора
Правило квантования орбит Бора
Энергетический спектр атома.
Энергетические уровни
Основное состояние атома
Свободное и связанное состояния электрона
Ионизация атома (энергетические перехода электрона)
Второй постулат Бора
Спектры излучения и поглощения атома
Опыт Франка и Герца УТОЧНИТЬ
Первая модель строения атома принадлежит Томсону.
Он предположил, что атом это положительно заряженный шар, внутри которого расположены вкрапления отрицательно заряженных электронов.
Резерфорд провел опыт по облучению быстрыми альфа-частицами металлической пластинки.
При этом наблюдалось, что часть из них немного отклоняются от прямолинейного распространения, а некоторая доля – на углы более 20.
Это было объяснено тем, что положительный заряд в атоме содержится не равномерно, а в некотором объеме, значительно меньшем размера атома.
Эта центральную часть была названа ядром атома, где сосредоточен положительный заряд и почти вся масса. Радиус атомного ядра имеет размеры порядка 10-15 м.
(См.выше «Планетарная модель атома»)
Также Резерфорд предложил т.н. планетарную модель атома, по которой электроны вращаются вокруг атома как планеты вокруг Солнца. Радиус самой дальней орбиты равен радиусу атома.
Планетарная модель строения атома по Резерфорду не смогла объяснить ряд известных фактов:
электрон, имеющий заряд, должен за счет кулоновских сил притяжения упасть на ядро, а атом — это устойчивая система;
при движении по круговой орбите, приближаясь к ядру, электрон в атоме должен излучать электромагнитные волны всевозможных частот, т.е. излучаемый свет должен иметь непрерывный спектр, на практике же получается иное: электроны атомов излучают свет, имеющий линейчатый спектр.
В атоме электроны, двигаясь вокруг ядра, обладают центростремительным ускорением. Поэтому они должны бы излучать энергию в виде электромагнитных волн. В результате этого электроны будут двигаться по спиральным траекториям, приближаясь к ядру, и, наконец, упасть на него. После этого атом прекращает своё существование. В действительности же атомы являются устойчивыми образованиями.
Известно, что заряженные частицы, двигаясь по окружности, излучают электромагнитные волны с частотой, равной частоте вращения частицы. Электроны в атоме, двигаясь по спиральной траектории, меняют частоту вращения. Поэтому частота излучаемых электромагнитных волн плавно изменяется, и атом должен бы излучать электромагнитные волны в некотором частотном интервале, т.е. спектр атома будет сплошным. В действительности же он линейчатый.
Для устранения указанных недостатков Бор пришёл к выводу, что необходимо отказаться от классических представлений. В 1913 г., разрабатывая теорию атома водорода, он постулировал ряда принципов, которые получили название постулатов Бора.
В основу своей теории Бор положил два постулата:
Первый постулат: атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует своя энергия; в стационарном состоянии атом не излучает (хотя происходит ускоренное движение)
В устойчивом атоме электрон может двигаться только по особым, стационарным орбитам, не излучая при этом электромагнитной энергии.
Правило квантования орбит Бора:
На длине окружности каждой стационарной орбиты укладывается целое число n,( называемое главным квантовым числом), длин волн де Бройля (λБ = ), соответствующих движению электрона
= n
где n = 1, 2, 3, ... главное квантовое число
Целое число волн, укладывающихся на стационарной орбите, необходимо из соображений симметрии для плавного замыкания гармонической кривой.
Правило квантования орбит Бора учитывает волновые свойства электрона.
На стационарной орбите момент импульса электрона квантуется (кратен постоянной Планка ћ)
mevr = nћ
где ћ = h/2π = 1.05*10-34Дж*с – постоянная Планка (аш перечеркнутое)
n = 1, 2, 3, ...
На электрон, вращающийся вокруг ядра, действует кулоновская сила Fk = ke2/r2, сообщающая электрону центростремительное ускорение an = v2/r.
По второму закону Ньютона:
me = k
Радиусы стационарных орбит находим из выражений me = k ; mevr = nћ :
rn = n2 . где n = 1, 2, 3, ...
Радиусы стационарных орбит квантуются, т.е. имеют дискретные значения, пропорциональные квадрату главного квантового числа.
Атом имеет минимальный размер, когда n = 1
Скорость движения электрона по n-й орбите:
vn = k , где n = 1, 2, 3, ...
Это означает, что электрон может находиться на нескольких вполне определенных орбитах.
Каждой орбите электрона соответствует вполне определенная энергия.
Энергетический спектр атома водорода
Энергия электрона в атоме складывается из его кинетической энергии и потенциальной кулоновской энергии взаимодействия с ядром:
E = -
Нуль потенциальной энергии электрона выбран на бесконечном расстоянии от ядра.
Знак минус соответствует энергии притяжения отрицательного и положительного зарядов.
Подставляя в последнее выражение значения радиусов стационарных орбит и скорости движения по ним электрона получаем возможную величину энергии электрона в атоме:
En = - , где n = 1, 2, 3, ...
Энергия электрона в атоме принимает не любые, а дискретные значения, т.е. квантуется.
Энергетический уровень – энергия, которой обладает атомный электрон в определенном стационарном состоянии.
Состояние атома с n=1 называют основным состоянием
Основное состояние атома (молекулы) – состояние с минимальной энергией.
В основном состоянии электрон находится ближе всего к ядру и его энергия связи с ядром максимальна по модулю.
Все состояния, кроме одного, являются стационарными условно, и только в одном – основном, в котором электрон обладает минимальным запасом энергии – атом может находиться сколь угодно долго, а остальные состояния называются возбужденными.
Возбужденные состояния атома – состояния с n > 1
Чем больше главное квантовое число n, тем дальше от ядра находится электрон, тем выше его энергетический уровень.
Энергетические уровни атома принято изображать горизонтальными линиями, перпендикулярными оси энергий.
При n ∞ электрон удаляется от ядра на бесконечно большое расстояние, а его энергия связи с ядром стремиться к нулю. Это значит, что при Е = 0 электрон уже не связан с ядром, становясь свободной частицей.
Свободные состояния электрона – энергетические состояния с положительной энрегией электрона.
В свободном состоянии скорость электрона и его кинетическая энергия может быть любой.
Энергетический спектр свободных состояний непрерывен.
Двигаясь по орбите вокруг ядра, электрон связан с атомом, или, как говорят, находится в связанном состоянии.
Связанные состояния электрона - энергетические состояния с отрицательной энергией электрона.
Энергетический спектр связанных состояний дискретен.
Для вырывания электрона из атома требуется дополнительная энергия для преодоления кулоновского притяжения электрона к ядру
Энергия ионизации – минимальная энергия, которую нужно затратить для перевода электрона из основного состояния атома в свободное состояние
I1= │E1│
Если энергия фотона недостаточна для ионизации атома hυ < I1, электрон, находящийся на первой боровской орбите (в основном состоянии с энергией Е1), под действием фотона может перескочить на другую орбиту, соответствующую возбужденному состоянию с энергией Em.
Согласно закону сохранения энергии этот переход электрона возможен, если частота υm поглощаемого фотона удовлетворяет соотношению.
hυm = Em – E1
Второй постулат Бора
Излучение света атомом происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией En
При переходе из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается квант электромагнитного излучения.
Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний:
hυkm = Ek – En .
При переходе электрона с ближней орбиты на более удаленную, атомная система поглощает квант энергии. При переходе с более удаленной орбиты электрона на ближнюю орбиту по отношению к ядру атомная система излучает квант энергии.
Подставляя значения энергии атома в начальном и конечном состояниях:
υkm = ( - ) , где n = 1, 2, 3, ...; k > n
Все возможные частоты, определяемые этим выражением, дают спектр атома водорода, хорошо согласующийся с экспериментальными данными
Спектр составляют ряд серий излучения, каждая из которых образуется при переходах атома в одно из фиксированных нижних энергетических состояний n из всех возможных энергетических состояний k ( k > n )
Переходы в первое возбужденное состояние (n = 2)с верхних уровней образуют серию Бальмера, наблюдаемую в видимом спектре.
Спектр поглощения вещества определяется в результате сравнения спектра излучения, падающего на вещество, со спектром излучения, прошедшего через него.
Атом вещества поглощает излучение той же частоты , которую излучает.
Опыт Франка и Герца
В1913г. исследовались столкновения электронов с атомами ртути.
УТОЧНИК ГРАФИК
В стеклянной трубке находились пары ртути. Электроны, вылетевшие из катода , нагреваемого электрическим током, ускоряются электрическим полем между катодом и сеткой. Их кинетическая энергия при достижения сетки равна работе электрического поля eU (e-заряд электрона, U- ускоряющее напряжение).
Между сеткой и анодом электроны тормозятся электрическим полем, созданным батареей G2.
Напряжение между сеткой и анодом 0.5В.
Пока напряжение между сеткой и катодом не превосходит 4.9В, возрастание напряжения сопровождается увеличением силы тока в цепи.
Резкое уменьшение силы тока в цепи анода при достижении напряжения 4.9В, между катодом и сеткой заставляет сделать вывод о том , что электроны, обладающие кинетической энергией 4.9В, полностью теряют ее в результате столкновений с атомами ртути.
Исходя из этих результатов можно сделать вывод, что разность энергий первого возбужденного стационарного состояния атома ртути Е2 и основного стационарного состояния Е1: Е2-Е1=4.9В
Наблюдения показали, что пока напряжение между катодом и сеткой меньше 4.9В пары ртути не излучают, а при достижении указанного напряжения пары испускают ультрафиолетовое излучение с указанной частотой.
Таким образом опыты Франка и Герца явились экспериментальным подтверждением правильности основных положений теории Бора