Презентация Квантовые постулаты, опыты Франка и Герца онлайн

Содержание слайда: Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц 02. (0). Квантовые постулаты Бора. Опыты Франка и Герца.

Содержание слайда: Итак, с одной стороны, результаты опытов Резерфорда показывает справедливость планетарной модели атома и не допуска-ют никакой иной интерпретации. С другой стороны, планетарная модель противоре-чит законам классической электродинами-ки. Из этого противоречия может быть сде-лан только один вывод: построить модель атома в рамках классической физики невозможно. Итак, с одной стороны, результаты опытов Резерфорда показывает справедливость планетарной модели атома и не допуска-ют никакой иной интерпретации. С другой стороны, планетарная модель противоре-чит законам классической электродинами-ки. Из этого противоречия может быть сде-лан только один вывод: построить модель атома в рамках классической физики невозможно.

Содержание слайда: При описании внутриатомных явлений мно-гие законы классической физики неприме-нимы или ограниченно применимы. В мик-ромире действуют представления и зако-ны, описываемые квантовой физикой. При описании внутриатомных явлений мно-гие законы классической физики неприме-нимы или ограниченно применимы. В мик-ромире действуют представления и зако-ны, описываемые квантовой физикой. Первой теорией, позволившей правильно описать многие важные свойства атомов, была теория Бора (Bohr N., 1913г). Благодаря своей простоте и наглядности эта теория до сих пор используется для описания многих внутриатомных явлений.

Содержание слайда: В основе теории Бора лежат два постулата Бора: В основе теории Бора лежат два постулата Бора: Первый постулат. Из бесконечного числа элект-ронных орбит, возможных с точки зрения клас-сической физики, в действительности осущест-вимы только некоторые определенные орбиты, на которых электрон, несмотря на движение с ускорением, вопреки классической электроди-намике не излучает энергию. На этих орбитах (или в этих состояниях) атомные системы обла-дают энергиями, образующими дискретный ряд: E1, E2,… , En. Все эти орбиты (или состояния) наз. стационарными. Та из стационарных ор-бит, на которой энергия минимальна, называет-ся основной, остальные - возбужденными.

Содержание слайда: Правило квантования Бора На вопрос о том, как выделить эти стационарные орбиты из бесконечного множества орбит, разрешаемых класси-ческой механикой, отвечает правило квантования Бора: в стационарном состоянии электрон, двигаясь по круго-вой орбите, должен иметь дискретные квантованные значения момента импульса L: (2.1) где n - целое число (квантовое число n = 1, 2, 3, …), - "приведенная" постоянная Планка (h - "обычная" постоянная Планка), me - масса электрона, v - скорость электрона, rn - радиус стационарной орбиты, соответствующей квантовому числу n.

Содержание слайда: Правило частот Бора Второй постулат (правило частот Бора): при переходе электрона с одной стационарной ор-биты с квантовым числом n на другую стацио-нарную орбиту с квантовым числом m излучает-ся (поглощается) один фотон с энергией: (2.2) Здесь  - частота излучения, h - "обычная" посто-янная Планка (Planck M.), En и Em - энергии электрона на n-й и m-й стационарных орбитах.

Содержание слайда: Опыты Франка и Герца. Непосредственное экспериментальное подтверждение квантовых постулатов Бора было получено в опытах Франка и Герца (Franck J., Hertz G., 1913 г.). Идея этих опытов заключалась в следующем: атомы разреженного газа “обстрелива-ются” электронами, и при этом регист-рируется характер соударения: упругое или неупругое.

Содержание слайда: Опыты Франка и Герца. Схема установки. Между катодом и сеткой трехэлектродной вакуум-ной лампы приложена разность потенциалов U1, ускоряющая электроны до энергии eU1. Между сеткой и анодом прило-жена задерживающая разность потенциалов U2. В результате анода могут достигнуть только те электроны, энергия кото-рых eU1 > eU2.

Содержание слайда: Результаты опытов Франка и Герца В вакууме В разреженном газе

Содержание слайда: Обобщенная формула Бальмера (Balmer J.) (2.3) где R = 109677,6 см-1 - постоянная Ридберга (Rydberg J.). Формулу Бальмера можно записать в другом виде: (2.4) где T(n)=R/n2, T(m)=R/m2 - спектральные термы. Другими словами, волновое число любой линии спектра водорода можно представить как раз-ность двух спектральных термов.

Содержание слайда: Комбинационный принцип Волновое число любой линии спектра других эле-ментов также можно представить в виде разности термов, но при этом термы будут выражаться бо-лее сложными формулами. Например, спектраль-ные термы щелочных металлов можно предста-вить в виде (2.5) где  - некоторая эмпирическая поправка. Тот факт, что волновое число любой спектральной линии любого элемента можно представить в виде раз-ности спектральных термов, называется комби-национным принципом Ритца (Ritz W., 1908г).

Содержание слайда: Комбинационный принцип и второй постулат Бора Если в условии частот Бора обе части равенства разделить на hc : (2.6) и обозначить En/hc = T(n), Em/hc = T(m), то мы полу-чим формулу, совпадающую с комбинационным принципом: (2.7) Итак, второй постулат Бора - это комбинационный принцип, выраженный другим способом.