II. Способность атома поглощать и испускать излучение подчиняется закону, по которому излучение, связанное с переходом, должно быть монохроматическим и иметь частоту ν, определяемую соотношением

Е1 – Е2 = hν

где h – постоянная Планка и Е₁ и Е₂ – энергия двух соответствующих стационарных состояний.

Д. Франк и Г. Герц (1913 – 1914 гг.).

При неупругих столкновениях электрона с атомом происходит передача энергии от электрона атому.

Если внутренняя энергия атома изменяется непрерывно, то атому может быть передана любая порция энергии. Если же состояния атома дискретны, то при неупругом столкновении электрон может передать атому лишь определенные порции энергии.

Схема опыта Франка и Герца

Зависимость силы анодного тока в цепи от ускоряющей разности потенциалов eVа.

Разница внутренних энергий основного состояния атома ртути и ближайшего возбужденного состояния eV равна 4,9 эВ, что доказывает дискретность внутренней энергии атома и, следовательно, справедливость первого постулата Бора.

Строение атома водорода по H. Бору и объяснение важнейших закономерностей атомных спектров.

ν = T_n – T_k

hv = E_к – E_n

E_n= -hT_n,; E_k = – hT_k.

p = nh/2π = mvr

n – положительное целое число, названное главным квантовым числом; h – постоянная Планка; m и v – масса и скорость электрона; r – радиус орбиты.

где Z – порядковый номер элемента, r – радиус орбиты электрона.

,

Схема энергетических уровней атома водорода. Цифры у вертикальных линий, обозначающих переходы, – длины волн в нм.

Развитие теории строения атома Бора.

Параметры r и φ для электрона, вращающегося по окружности и эллиптической орбите.

n = l + nr

Возможные электронные орбиты при квантовом числе n = 3.

Эффект Зеемана для двух близких спектральных линий атома натрия (жёлтого дублета Na) в магнитном поле при наблюдении поперёк и вдоль поля.

pz = mlh

Контрольные вопросы и задания.

1. Каким образом получают атомные спектры испускания?

2. Какое значение имеет атомная спектроскопия для химии?

3. Какие спектральные серии наблюдаются в атомном спектре водорода, в какой последовательности они были открыты?

4. Энергия какого перехода в атоме Н больше – с n = 14 на n = 15 или с n = 114 на n = 115? Почему?

5. Серия Хемфри является одной из серий в спектре атомарного водорода. Она начинается при 12368 нм и может быть прослежена до 3281,4 нм. Какие переходы дают ее? Каковы длины волн промежуточных переходов?

6. В чем сущность экспериментов Д. Франка и Г. Герца, что они доказывают?

7. Каким образом теория строения атома Бора объясняла основные закономерности атомных спектров?

8. Чем модель атома А. Зоммерфельда отличается от модели Бора?

9. Каковы принципиальные затруднения теории строения атома Бора?

Корпускулярно-волновая природа вещества

Л. де Бройль (1924 г.) - двойственной природой обладает любой движущийся материальный объект.

(4.1.)

λ – длина волны; т – масса; v – скорость, E_к – кинетическая энергия.

Схема опыта К. Дэвиссона и Л. Джермера

Зависимость силы тока i в цепи от

nλ = 2d sinθ

(4.2.)

	(4.3.)
		(4.4.)
	(4.5.)

где

(4.6.)

Опыт Томсона и Тартаковского

Дифракционная картина, возникающая при рассеянии электронов в пленке золота

Принцип неопределенностей Хайзенберга

	(4.7.)
	(4.8.)

ОСНОВЫ КВАНТОВО – МЕХАНИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

Волна – это изменение состояния среды (возмущение), распространяющееся в этой среде и переносящее с собой энергию.

Бегущие волны.

	(5.1.)
	(5.2.)

φ – амплитуда смещения расстоянии х от начала струны; λ – длина волны; ν — частота; а – постоянная (максимальное значение амплитуды); с – ско­рость распространения волны

a₁φ₁ + a₂φ₂

,

(5.3.)

где λ = c/v

а	б
Недопустимые решения волнового уравнения для одномерных колебаний натянутой струны.