50. Модели атомов. Опыты Гейгера и Марсдена. Рассеяние -частиц. Опыты Резерфорда. Размеры атомов и ядер.

Рассеяние -частиц.

Суть опыта состояла в следующем: (РИС)

α частица : q=|e|,

Было обнаружено рассеяние частиц практически во всех диапазонов углов θ. Основная масса рассеивалась в пределах 1-3۫. α частица первого порядка (из 20.000) рассеивалась на угол θ=180۫.

Из этих результатов следовало, что значительное отклонение связанно с взаимодействием α частицы с положительным зарядом, большей массы.

Ядерная планетарная модель атома Резерфорда 1911г.:

1. Весь положительный заряд сосредоточен в области называемой ядром:

радиус ядра: м;

радиус атома: = м;

2. Масса ядра: =99,96

3. Остальная часть – облако электронов, которые движутся по орбитам. Атом электронейтрален.

Резерфорд выстроил теорию, согласно, которой: (РИС)

в- прицельный параметр.

– Формула Резерфорда.

n – число ядер фольги находящихся на единице площади поверхности;

– телесный угол, в котором рассматривается рассеяние α частиц;

– число частиц рассеянных под углом θ в пределах

N- Общее число частиц падающих на фольгу;

Т – кинетическая энергия α частиц.

Формула Резерфорда определяет относительное число частиц рассеянных под углом θ в пределах телесного угла

Трудности, испытывающие модель:

1)Электрон должен упасть на ядро за t∼ с растратив свою энергию на получение движения с ускорением.

2)Спектр должен быть непрерывным.

В 1913г. Нильс Бор предпринял первую попытку построить квантовую теорию атома. Цель модели: требовалось связать в единое целое эллиптические закономерности линейчатых спектров ядерной модели Резерфорда, квантовую модель излучения и поглощения света.

Атом может длительное время находиться в стационарном состоянии, которое характеризуется дискретными значениями энергии: . В этих состояниях вопреки классической электродинамике атом не излучает.

51. Эмпирические закономерности в спектрах атома водорода. Спектральные серии. Элементарная теория Бора водородоподобного иона. Энергетические уровни атома водорода и его спектры.

Постулаты Бора позволили рассчитать спектр атома водорода и водородоподобного состояния, т.е. система состоит из ядра с зарядом z|e| и одного электрона. Движение по орбите происходит за счёт Кулоновских сил. (РИС)

- Уравнение движения. – правило квантования орбит.

⟹

- первый Боровский радиус.

2) - полная энергия.

Описания уравнения энергии в стационарном состоянии электрона в водородоподобной системе. знак «-« указывает на то, что электроны находятся в связанном состоянии. Число n – главное квантовое число, если n=1 – это есть основное состояние при n->∞ уровни энергии сгущаются.

Подробное исследование спектра атома водорода.

В УФ области: - Серия Лаймона.

В ИК области: - Серия Пашена.

- Серия Брэкета.

-Серия Пфунда.

- Серия Хэмфри.

- общая формула Бальмера.

Замечание: За границей серии спектр не обрывается, становится сплошным.

Спектральные закономерности.

В атомных спектрах отдельные линии расположены не беспорядочно, образовывая группы (серии) линий. (РИС)

В 1825г. Бальмер обнаружил закономерность:

Определённое расположение линий в видимой её области. n=3,4,5…λ нм; R=2,07 Ритберга.