Вопрос 31!

Строение атома. Опыты Резерфорда. Излучение и поглощение света атомом. Постулаты Бора.

Модели атома:

1. Модель Томсона (1902)

Положительный заряд атома, занимает весь объём атома и распределён в этом объёме с постоянной плотностью. Простейший атом – атом водорода – представляет собой положительно заряженный шар радиусом около 10^-8 см, внутри которого находится электрон. У более сложных атомов в положительно заряженном шаре находится несколько электронов, так что атом подобен кексу, в котором роль изюминок играют электроны.

2. Ядерная (планетарная модель Резерфорда – 1913 год) – это модель атома, в которой весь положительный заряд атома сосредоточен в ядре, размеры которого малы по сравнению с размерами атома.

Атом – совокупность небольшого числа очень маленьких частиц вещества (ядра и электроны), которые распределены в очень большом объёме.

Опыт Резерфорда. В 1906 году Резерфорд предложил зондирование атома с помощью a – частиц. Скорость этих частиц очень велика: она составляет 1/15 скорости света. Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжёлых элементов. Электроны вследствие своей малой массы не могут заметно изменить траекторию a-частицы, подобно тому, как камушек в несколько десятков граммов при столкновении с автомобилем не в состоянии заметно изменить его скорость. Задача Резерфорда: обнаружить отклонение a-частиц на большие углы. В конечном итоге небольшое число a-частиц отклонилось на углы, большие 90 градусов. Резерфорд пришёл к идее атомного ядра – тела малых размеров, в котором сконцентрированы почти вся масса и весь положительный заряд атома.

Планетарная модель атома: электроны обращаются вокруг ядра, подобно тому, как планеты обращаются вокруг Солнца. Эта модель проста, обоснована экспериментально, но не позволяет объяснить устойчивость атомов. Ведь движение электронов по орбитам происходит с ускорением, причём весьма немалым. Ускоренно движущийся заряд по законам электродинамики Максвелла должен излучать электромагнитные волны с частотой, равной частоте его обращения вокруг ядра. Излучение сопровождается потерей энергии. Теряя энергию, электроны должны приближаться к ядру, подобно тому, как спутник приближается к Земле при торможении в верхних слоях атмосферы. Электрон за ничтожно малое время должен упасть на ядро. Атом должен прекратить своё существование. Но атомы устойчивы и в невозбуждённом состоянии могут существовать неограниченно долго, совершенно не излучая электромагнитные волны.

Постулаты Бора.

1. Электроны в атоме могут двигаться по определённым (стационарным) орбитам, не излучая при этом энергию.

2. Переход электрона с одной стационарной орбиты на другую сопровождается излучением или поглощением энергии. hv = E1 – E2.

Энергия в атоме может принимать определённые или дискретные значения. Основное состояние атома – состояние с минимальной энергией, когда электрон движется на ближайшей к ядру орбите. С увеличением радиуса орбиты электрона энергия атома увеличивается, и атом переходит в возбуждённое состояние. Из возбуждённого состояния атом переходит в устойчивое состояние, излучая энергии (свет).

Самопроизвольный переход атома на более высокий энергетический уровень (в возбуждённое состояние) невозможен, для этого атому надо сообщить энергию.

Поглощение света – процесс, обратный излучению. Атом, поглощая свет, переходит из низших энергетических состояний в высшие. При этом он поглощает излучение той же самой частоты, которую излучает, переходя из высших энергетических состояний в низшие.