11 класс. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Опыт Резерфорда.

Учебная неделя 4-10 мая

Атомы вещества имеют сложное внутреннее строение. Они представляют собой электронейтральные системы, причем носителями отрицательного заряда атомов являются легкие электроны, масса которых составляет лишь малую долю массы атомов. Основная часть массы атомов связана с положительным зарядом.

Презентация : Ядерная модель атома. Постулаты Бора

  Видеоурок: Строение атома. Опыт Резерфорда.

  Видеоурок: Квантовые постулаты Бора.

Планетарная модель атома Резерфорда

Резерфорд, изучая рассеяние быстрых альфа-частиц при прохождении их через тонкую золотую фольгу, обнаружил, что все альфа-частицы рассеиваются на всевозможные углы, вплоть до углов, близких к 180°.

Ядерная модель атома (по Резерфорду): тяжелое положительное ядро, содержащее почти всю массу атома и заряд Z•e,  е — заряд электрона, имеет радиус порядка 10^–15 м. Вокруг него движутся электроны в пределах объема радиусом 10^–10 м. Заряд ядра равен суммарному заряду электронов в электронной оболочке атома, следовательно, атом электрически нейтрален.

Противоречия модели атома (по Резерфорду)

1. Обращающиеся вокруг ядра электроны обладают центростремительным ускорением, а значит, должны излучать. За счет кулоновских сил расстояние между электроном и ядром непрерывно уменьшается, а частота непрерывно растет и в рамках классической физики спектр излучения атома — непрерывный, что противоречит эксперименту.
2. Атом с изменяющимися параметрами — неустойчив (электрон должен «упасть» на ядро), в действительности атомы устойчивы и в состоянии с минимальной энергией могут существовать неограниченно долго.

Оставаясь в рамках классической механики, Резерфорд не смог разрешить данные противоречия.

Постулаты Бора

1. В атоме существуют устойчивые (стационарные) орбиты, движение электрона по которым не сопровождается излучением или поглощением энергии.
2. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое происходит излучение или поглощение кванта энергии:

h • v_mn = Е_m – Е_n.

3. Момент импульса электрона, находящегося на стационарной орбите, квантуется:

m • υ_n • r_n = n • ħ,

где n — номер стационарной орбиты, ħ = h/2p = 1,05 • 10^–34 Дж•с — постоянная Планка (аш (h) с чертой).