Для подсказки или проверки ответа на слайде – вопросе нажми клавишу Enter Для подсказки или проверки ответа на слайде – вопросе нажми клавишу Enter. - презентация

1 Для подсказки или проверки ответа на слайде – вопросе нажми клавишу Enter Для подсказки или проверки ответа на слайде – вопросе нажми клавишу Enter

2

3 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. Кто изображен на портрете? Что вы знаете об этом человеке?

4

5 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.

6

7 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.

8

9 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?

10

11 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?

12

13 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.

14

15 Еn = - Ry/n² Что это за формула и что обозначает каждая представленная в ней величина? Согласно Бору, по этой формуле определяется энергия атома водорода в n-м стационарном состоянии, где: Ry – ридберг (1Ry = 2, 18 · 10ˉ Дж = 13,6 эВ – внесистемная единица энергии, названая в честь шведского физика Й. Р. Ридберга). n – целое число, определяющее номер квантового состояния и называемое главным квантовым числом. Согласно Бору, по этой формуле определяется энергия атома водорода в n-м стационарном состоянии, где: Ry – ридберг (1Ry = 2, 18 · 10ˉ Дж = 13,6 эВ – внесистемная единица энергии, названая в честь шведского физика Й. Р. Ридберга). n – целое число, определяющее номер квантового состояния и называемое главным квантовым числом

16

17 Дано: Е = - 1,51 эВ 1Ry = 13,6 эВ Найти: n - ? Дано: Е = - 1,51 эВ 1Ry = 13,6 эВ Найти: n - ? Определите номер квантового состояния, в котором атом водорода имеет энергию 1,51 эВ. Решение: Еn = - Ry/n², значит n²= - Ry/Еn, отсюда: n²= - 13,6/- 1,51 = 9 Таким образом n = 3 Ответ: n = 3 Решение: Еn = - Ry/n², значит n²= - Ry/Еn, отсюда: n²= - 13,6/- 1,51 = 9 Таким образом n = 3 Ответ: n = 3

18

19 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

20

21 r = Ђ²n²/kme² - формула для расчета радиуса атома водорода, где: n – главное квантовое число, k – постоянная Кулона, m – масса электрона, е – заряд электрона. υ = ke²/Ђn -формула, для расчета скорости движения электрона. r = Ђ²n²/kme² - формула для расчета радиуса атома водорода, где: n – главное квантовое число, k – постоянная Кулона, m – масса электрона, е – заряд электрона. υ = ke²/Ђn -ф-формула, для расчета скорости движения электрона. Запишите расчетные формулы для радиуса атома водорода, скорости движения его электрона

22

23 Минимальная энергия, которую нужно затратить для удаления электрона с первой боровской орбиты на «бесконечность», называют энергией ионизации Wi или энергией связи атома водорода. Минимальная энергия, которую нужно затратить для удаления электрона с первой боровской орбиты на «бесконечность», называют энергией ионизации Wi или энергией связи атома водорода. Что такое энергия ионизации или энергия связи атома водорода?

24

25 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?

26

27 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. Кто эти люди и что их объединяет? Лауреаты Нобелевской премии Н. Г. Басов и А. М. Прохоров Лауреаты Нобелевской премии Н. Г. Басов и А. М. Прохоров

28

29 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

30

31 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

32

33 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

34

35 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.

36 18.

37 Соотношение неопределенностей Гейзенберга – ни при каком увеличении точности измерений невозможно добиться того, чтобы произведение неопределенностей в положении и импульсе частицы стало меньше величины порядка постоянной Планка. То есть: чем меньше Δχ, тем больше Δp, и наоборот. «Чем точнее определяется местоположение, - писал Гейзенберг, - тем менее точными становятся сведения об импульсе». Соотношение неопределенностей Гейзенберга – ни при каком увеличении точности измерений невозможно добиться того, чтобы произведение неопределенностей в положении и импульсе частицы стало меньше величины порядка постоянной Планка. То есть: чем меньше Δχ, тем больше Δp, и наоборот. «Чем точнее определяется местоположение, - писал Гейзенберг, - тем менее точными становятся сведения об импульсе». Что это за формула? Каков ее смысл? Δχ·Δp=1/2·Ђ

38 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