Эрнест Резерфорд (1871 – 1937) Английский ученый, известный своими исследованиями строения атома и радиоактивности, один из создателей ядерной физики. - презентация

1

2 Эрнест Резерфорд (1871 – 1937) Английский ученый, известный своими исследованиями строения атома и радиоактивности, один из создателей ядерной физики. Э. Резерфорд был членом Лондонского королевского общества – академии наук Англии, почетным членом более 30 академий и научных обществ разных стран мира, в том числе Академии наук СССР. В 1908 г. Он стал лауреатом Нобелевской премии за исследования радиоактивности. Научная школа Резерфорда стала одной из крупнейших за всю историю физики и самой большой в истории ядерной физики. Эрнест Резерфорд (1871 – 1937) Английский ученый, известный своими исследованиями строения атома и радиоактивности, один из создателей ядерной физики. Э. Резерфорд был членом Лондонского королевского общества – академии наук Англии, почетным членом более 30 академий и научных обществ разных стран мира, в том числе Академии наук СССР. В 1908 г. Он стал лауреатом Нобелевской премии за исследования радиоактивности. Научная школа Резерфорда стала одной из крупнейших за всю историю физики и самой большой в истории ядерной физики.

3 Опыт Резерфорда по рассеянию α-частиц на золотой фольге. Результаты: 1). Большинство α-частиц проходило через фольгу почти беспрепятственно, отклоняясь на углы, не превышающие 1 - 2°; 2). Небольшая часть α-частиц рассеивалась на углы Θ > 2°; 3). Примерно одна из каждых отклонялась на углы в 90 и более градусов (т. е. назад). Опыт Резерфорда по рассеянию α-частиц на золотой фольге. Результаты: 1). Большинство α-частиц проходило через фольгу почти беспрепятственно, отклоняясь на углы, не превышающие 1 - 2°; 2). Небольшая часть α-частиц рассеивалась на углы Θ > 2°; 3). Примерно одна из каждых отклонялась на углы в 90 и более градусов (т. е. назад). Расскажите, что вам известно об опыте, изображенном на рисунке.

4 Выводы: 1). Атом в основном пустой и состоит из расположенного в его центре положительно заряженного ядра и обращающихся вокруг него электронов. 2). Ядро имеет заряд +Zе (где Z – порядковый номер в таблице Д. И. Менделеева); имеет размеры, в десятки тысяч раз меньшие размеров атома, и обладает массой, составляющей 99,96% массы всего атома. 3). Вокруг ядра под действием кулоновских электрических сил обращается Z электронов. Суммарный заряд этих электронов равен –Zе, так что в целом атом нейтрален. Выводы: 1). Атом в основном пустой и состоит из расположенного в его центре положительно заряженного ядра и обращающихся вокруг него электронов. 2). Ядро имеет заряд +Zе (где Z – порядковый номер в таблице Д. И. Менделеева); имеет размеры, в десятки тысяч раз меньшие размеров атома, и обладает массой, составляющей 99,96% массы всего атома. 3). Вокруг ядра под действием кулоновских электрических сил обращается Z электронов. Суммарный заряд этих электронов равен –Zе, так что в целом атом нейтрален. Глядя на траектории α-частиц, проанализируйте данные, полученные Резерфордом.

5 Противоречие: Согласно классической электродинамике планетарная модель обречена, так как обладает очень серьезным недостатком: она неустойчива. Вращающиеся вокруг ядра электроны должны обладать центростре- мительным ускорением, а любой ускоренно движущийся заряд должен непрерывно излучать электромагнитные волны. Теряя энергию на излучение, электроны должны по спирали упасть на ядро и атом должен перестать существовать. Результаты же опыта Резерфорда говорили о том, что атом устроен именно так! Противоречие: Согласно классической электродинамике планетарная модель обречена, так как обладает очень серьезным недостатком: она неустойчива. Вращающиеся вокруг ядра электроны должны обладать центростре- мительным ускорением, а любой ускоренно движущийся заряд должен непрерывно излучать электромагнитные волны. Теряя энергию на излучение, электроны должны по спирали упасть на ядро и атом должен перестать существовать. Результаты же опыта Резерфорда говорили о том, что атом устроен именно так! Какие противоречия «породила» планетарная модель атома?

6 Нильс Хенрик Давид Бор (1885 – 1962) Датский физик Нильс Бор родился в Копенгагене. Окончив Копенгагенский университет, после защиты докторской диссертации в 1911 г. уехал на стажировку в Англию. В 1912 г. стал работать у Э. резерфорда. Именно Бор попытался разрешить основное противоречие, возникшее в атомной физике в работах, опубликованных в 1913 г. В 1922 г. Н. Бор стал лауреатом Нобелевской премии. Имя Бора приобрело всемирную известность. Нильс Хенрик Давид Бор (1885 – 1962) Датский физик Нильс Бор родился в Копенгагене. Окончив Копенгагенский университет, после защиты докторской диссертации в 1911 г. уехал на стажировку в Англию. В 1912 г. стал работать у Э. резерфорда. Именно Бор попытался разрешить основное противоречие, возникшее в атомной физике в работах, опубликованных в 1913 г. В 1922 г. Н. Бор стал лауреатом Нобелевской премии. Имя Бора приобрело всемирную известность. Еще один легендарный ученый. Вы его узнали? Что вы можете рассказать о нем?

7 1. Атом может находиться только в особых, квантовых состояниях. Каждому из которых соответствует своя определенная энергия Еn. В стационарном состоянии атом не излучает. 2. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается квант света с энергией Ђω, равной разности энергий стационарных состояний: Ђω = lЕn´- Еnl. 3. В стационарном состоянии электрон может двигаться только по «разрешенной» орбите, радиус которой удовлетворяет условию: mυr = nЂ, где mυ – импульс электрона, n – номер квантового состояния (1; 2; 3;…). 1. Атом может находиться только в особых, квантовых состояниях. Каждому из которых соответствует своя определенная энергия Еn. В стационарном состоянии атом не излучает. 2. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается квант света с энергией Ђω, равной разности энергий стационарных состояний: Ђω = lЕn´- Еnl. 3. В стационарном состоянии электрон может двигаться только по «разрешенной» орбите, радиус которой удовлетворяет условию: mυr = nЂ, где mυ – импульс электрона, n – номер квантового состояния (1; 2; 3;…). Сформулируйте постулаты Бора и поясните рисунок. На рисунке горизонтальными линиями изображены энергетические уровни атома, а стрелками – переходы из одного стационарного состояния в другое. На рисунке горизонтальными линиями изображены энергетические уровни атома, а стрелками – переходы из одного стационарного состояния в другое.

8 В возбужденном состоянии (n > 1) атом может находиться в течение очень малого промежутка времени (порядка 10 ˉ с), после чего самопроизвольно переходит в основное состояние (n = 1), излучая при этом соответствующие кванты. Набор их частот образует линейчатый спектр излучения (рис. 1). Обратные переходы дают линейчатый спектр поглощения (рис. 2). В возбужденном состоянии (n > 1) атом может находиться в течение очень малого промежутка времени (порядка 10 ˉ с), после чего самопроизвольно переходит в основное состояние (n = 1), излучая при этом соответствующие кванты. Набор их частот образует линейчатый спектр излучения (рис. 1). Обратные переходы дают линейчатый спектр поглощения (рис. 2). Поясните, что изображено на рисунках. Рисунок 1 Рисунок 2 8 8

9 Если атом подвергается внешнему воздействию, то время жизни его возбужденного состояния сокращается и возникает излучение, которое называют вынужденным или индуцированным излучением. Если атом подвергается внешнему воздействию, то время жизни его возбужденного состояния сокращается и возникает излучение, которое называют вынужденным или индуцированным излучением. Какое излучение называют вынужденным или индуцированным?

10 В обычных условиях атомы вещества, сквозь которое пропускают электромагнитное излучение, никогда его не усиливают. Так как этому препятствует процесс поглощения света. Однако в 1954 г. А. М. Прохоров и Н. Г. Басов в СССР и независимо от них Ч. Таунс, Д. Гордон и Х. Цейгер в США создали квантовый генератор, в котором вынужденное излучение преобладало над поглощением, в результате чего генерировалось мощное электромагнитное излучение радиодиапазона. В обычных условиях атомы вещества, сквозь которое пропускают электромагнитное излучение, никогда его не усиливают. Так как этому препятствует процесс поглощения света. Однако в 1954 г. А. М. Прохоров и Н. Г. Басов в СССР и независимо от них Ч. Таунс, Д. Гордон и Х. Цейгер в США создали квантовый генератор, в котором вынужденное излучение преобладало над поглощением, в результате чего генерировалось мощное электромагнитное излучение радиодиапазона. Лауреаты Нобелевской премии Н. Г. Басов и А. М. Прохоров Лауреаты Нобелевской премии Н. Г. Басов и А. М. Прохоров

11 Лазер (англ. LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, «Усиление света с помощью вынужденного излучения») устройство, использующее квантовомеханический эффект вынужденного (стимулированного) излучения для создания когерентного потока света. Мазер – квантовый генератор вынуж- денного излучения радиодиапазона. Разер - квантовый генератор вынуж- денного рентгеновского излучения. Гразер - квантовый генератор вынуж- денного гамма-излучения. Лазер (англ. LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, «Усиление света с помощью вынужденного излучения») устройство, использующее квантовомеханический эффект вынужденного (стимулированного) излучения для создания когерентного потока света. Мазер – квантовый генератор вынуж- денного излучения радиодиапазона. Разер - квантовый генератор вынуж- денного рентгеновского излучения. Гразер - квантовый генератор вынуж- денного гамма-излучения. Что такое лазер? Мазер? Разер? Гразер? Лазер лаборатория НАСА

12 Газовые лазеры Твердотельные лазеры Полупроводниковые лазерные диоды Лазеры с внешним резонатором - (External-cavity lasers), используются для создания высокоэнергетических импульсов Лазеры на красителях - тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор органических красителей в этиловом спирте или этиленгликоле. Лазеры с квантовым каскадом Лазеры на свободных электронах Лазер с солнечным возбуждением и т. д. Газовые лазеры Твердотельные лазеры Полупроводниковые лазерные диоды Лазеры с внешним резонатором - (External-cavity lasers), используются для создания высокоэнергетических импульсов Лазеры на красителях - тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор органических красителей в этиловом спирте или этиленгликоле. Лазеры с квантовым каскадом Лазеры на свободных электронах Лазер с солнечным возбуждением и т. д. Перечислите известные вам виды лазеров. Полупроводниковый лазер, применяемый в узле генера- ции изображения принтера Полупроводниковый лазер, применяемый в узле генера- ции изображения принтера Гелий-неоновый лазер

13 1.Технологические лазеры. Мощные лазеры непрерывного действия применя- ются для резки, сварки и пайки деталей из различных материалов. 2. Лазерная связь. Лазерная связь осуществляется по оптическому волокну тонким стеклянным нитям, свет в которых за счет полного внутреннего отражения распространяется практически без потерь на многие сотни километров. 3. Лазеры в медицине. 4.Лазеры в научных исследованиях. 5.Военные лазеры. 1.Технологические лазеры. Мощные лазеры непрерывного действия применя- ются для резки, сварки и пайки деталей из различных материалов. 2. Лазерная связь. Лазерная связь осуществляется по оптическому волокну тонким стеклянным нитям, свет в которых за счет полного внутреннего отражения распространяется практически без потерь на многие сотни километров. 3. Лазеры в медицине. 4.Лазеры в научных исследованиях. 5.Военные лазеры. Что вам известно о применении лазера? Применение лазеров в качестве светового сопровождения музыкальных шоу Применение лазеров в качестве светового сопровождения музыкальных шоу

14 Лазеры и ж. д. связь В Лондоне, например, с помощью волоконно-оптических кабелей проложена телефонная линия между несколькими железнодорожными станциями. На железной дороге Юнион Пасифик (С. Ш. А) Лазеры и ж. д. связь В Лондоне, например, с помощью волоконно-оптических кабелей проложена телефонная линия между несколькими железнодорожными станциями. На железной дороге Юнион Пасифик (С. Ш. А) Расскажите о применении лазера на железной дороге. Лазеры в вагонном хозяйстве В вагонном депо Московка Омского отделения Западно- Сибирской железной дороги введена в строй автоматизированная линия "Лазер-М", предназначенная для измерения, испытания и подбора пружин к тележкам грузовых вагонов. Лазеры в вагонном хозяйстве В вагонном депо Московка Омского отделения Западно- Сибирской железной дороги введена в строй автоматизированная линия "Лазер-М", предназначенная для измерения, испытания и подбора пружин к тележкам грузовых вагонов. Лазеры на путевой технике В Великобритании по железным дорогам начали ходить поезда, оснащенные лазерами. Их задача заключается в уничтожении попавших на рельсы загрязнений. Попадая на рельсы, опавшие листья и мусор со временем спрессовываются и создают тонкую корку, что сравнимо с условиями гололеда на шоссейных дорогах. Лазеры на путевой технике В Великобритании по железным дорогам начали ходить поезда, оснащенные лазерами. Их задача заключается в уничтожении попавших на рельсы загрязнений. Попадая на рельсы, опавшие листья и мусор со временем спрессовываются и создают тонкую корку, что сравнимо с условиями гололеда на шоссейных дорогах.

15 Быть может, эти электроны – Миры, где пять материков, Искусства, знанья, войны, троны И память сорока веков! Еще, быть может, каждый атом – Вселенная, где сто планет; Там всё, что здесь, в объеме сжатом, Но также то, чего здесь нет. Их мудрецы, свой мир бескрайний Поставив центром бытия, Спешат проникнуть в искры тайны И умствуют, как ныне я… Валерий Брюсов Быть может, эти электроны – Миры, где пять материков, Искусства, знанья, войны, троны И память сорока веков! Еще, быть может, каждый атом – Вселенная, где сто планет; Там всё, что здесь, в объеме сжатом, Но также то, чего здесь нет. Их мудрецы, свой мир бескрайний Поставив центром бытия, Спешат проникнуть в искры тайны И умствуют, как ныне я… Валерий Брюсов

16