23. Модели атомов по Резерфорду .Постулаты Бора
Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель строения атома, в которой атом представлен в виде миниатюрной Солнечной системы. Согласно этой модели, весь положительный заряд и почти вся масса атома (99,4%) сосредоточены в атомном ядре. Размер ядра ничтожно мал по сравнению с размером атома. Вокруг ядра по замкнутым эллиптическим орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Заряд ядра равен суммарному заряду электронов.
Постулаты Бора — основные допущения, сформулированные Бором для объяснения закономерности линейчатого спектра атома водорода и водородоподобных ионов и квантового характера испускания и поглощения света. Бор исходил из планетарной модели атома Резерфорда. Постулаты Бора: 1)Постулат стационарных состояний: есть некоторые стационарные состояния атома, в которых он не излучает энергию. Этим состояниям соответствуют стационарные орбиты, где движутся около ядра е. Электрон движется с ускорением, но все равно не излучает э/м волн; 2)Правило квантования орбит: двигаясь по круговой орбите, е в стационарном состоянии имеет квантовые значения момента импульса(L) в соответствии с уравнением L=me*n*rn=nh/2 (где me–масса е; n-его скорость на орбите n; rn- радиус орбиты n; h-постоянная Планка; n- номер орбиты l=1,2,3…); 3) Условие частот: атом излучает или поглощает квант э/м энергии, когда е переходит с орбиты с большим номером на орбиту с меньшим (испускает) или наоборот (поглощает). Энергия кванта равна разности эенргий е на орбитах: Е=hmn=Em-En (где mn–частота который испустил е или поглотил при переходе; Em ,En -энергия е на орбитах m и n) Значит частота: mn=(Em-En)/h Постулаты Бора основаны на квантовой физике.
1) Постулат стационарных состояний: Атом может находиться не во всех состояниях, допускаемых классической физикой, а только в особых стационарных состояниях, каждому из которых соответствует своя определенная энергия Еn. В стационарном состоянии атом не излучает.
2) Условие частот: При переходе электрона с орбиты (энергетический уровень) на орбиту излучается или поглощается квант энергии
hv = Em - En, где h — постоянная Планка, Em, En - энергетические уровни, между которыми осуществляется переход. При переходе с верхнего уровня на нижний энергия излучается, при переходе с нижнего на верхний — поглощается.
3) Правило квантования орбит: Двигаясь по круговой орбите, е в стационарном состоянии имеет квантовые значения момента импульса(L) в соответствии с уравнением L=me*n*rn=nh/2 (где me–масса е; n-его скорость на орбите n; rn- радиус орбиты n; h-постоянная Планка; n- номер орбиты l=1,2,3…);
24. Опыт Франка и Герца
Опыт Франка — Герца — опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома.
В трубке, заполненной парами ртути под давлением, имелись три электрода: Катод ’К’, сетка ‘С’ и анод ‘А’. Электроны, вылетавшие из катода вследствие термоэлектронной эмиссии, ускорялись разностью потенциалов ‘U’, приложенной между катодом и сеткой. Между сеткой и анодом создавалось слабое электрическое поле, тормозящее движение электронов к аноду. Ускоренные электроны испытывают соударения с атомами ‘Hg’. Если энергия электронов после соударения достаточна для преодоления замедляющего потенциала, то они попадут на анод. Следовательно, показания гальванометра Г зависят от потери электронами энергии при ударе.
Определялась зависимости силы тока ‘i’ в цепи анода от напряжения ‘U’.
В опыте наблюдался монотонный рост при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 В, то есть электроны с энергией Е < 4,9 эВ испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась. При значении V = 4.9 В, 9.8 В, 14.7 В и т. д. появлялись резкие спады тока. Это указывало на то, что при этих значениях ‘U’ соударения электронов с атомами носят неупругий характер, то есть энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg. При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.
Таким образом, опыт Франка — Герца показал, что спектр поглощаемой атомом энергии не непрерывен, а дискретен, минимальная порция (квант электро-магнитного поля), которую может поглотить атом Hg, равна 4,9 эВ.