Wykład Budowa atomu 1

Podobne dokumenty
Temat: Promieniowanie atomu wodoru (teoria)

Wczesne modele atomu

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

Wykład 17: Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

p.n.e. Demokryt z Abdery. Wszystko jest zbudowane z niewidzialnych cząstek - atomów (atomos ->niepodzielny)

Wykład Budowa atomu 2

Model Bohra budowy atomu wodoru - opis matematyczny

Rysunek 3-23 Hipotetyczne widmo ciągłe atomu Ernesta Rutherforda oraz rzeczywiste widmo emisyjne wodoru w zakresie światła widzialnego

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Wstęp do astrofizyki I

III. EFEKT COMPTONA (1923)

IV. TEORIA (MODEL) BOHRA ATOMU (1913)

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

r. akad. 2012/2013 Atom wodoru wykład 5-6 Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Atom wodoru Zakład Biofizyki 1

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 39 ATOM WODORU. PROMIENIOWANIE. WIDMA TEST JEDNOKROTNEGO WYBORU

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu

Wstęp do astrofizyki I

Wykład Budowa atomu 3

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

Stara i nowa teoria kwantowa

II.1 Serie widmowe wodoru

Atom wodoru i jony wodoropodobne

Tytuł: Dzień dobry, mam na imię Atom. Autor: Ada Umińska. Data publikacji:

Doświadczenie Rutherforda. Budowa jądra atomowego.

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.

r. akad. 2012/2013 Atom wodoru wykład V-VI Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Atom wodoru Zakład Biofizyki 1

Mechanika kwantowa. Erwin Schrödinger ( ) Werner Heisenberg

Zderzenia. Fizyka I (B+C) Wykład XVI: Układ środka masy Oddziaływanie dwóch ciał Zderzenia Doświadczenie Rutherforda

W6. Model atomu Thomsona

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Podstawy fizyki wykład 3

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Energetyka Jądrowa. Wykład 28 lutego Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

41P6 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - V POZIOM PODSTAWOWY

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

WYMAGANIA EDUKACYJNE NIEZBĘDNE DO UZYSKANIA POSZCZEGÓLNYCH OCEN ŚRÓROCZNYCH I ROCZNYCH FIZYKA - ZAKRES PODSTAWOWY KLASA I

Fizyka 3.3 WYKŁAD II

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Temat : Model atomu wodoru Bohra

Atom. Aleksander Gendarz. Cel fizyki: ująć przyrodę jako różne przejawy tego samego zespołu praw. - Richard Feynman

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Źródła światła. W lampach płomieniowych i jarzeniowych źródłem promieniowania jest wzbudzony gaz. Widmo lamp jarzeniowych nie jest ciągłe!

Wykład FIZYKA II. 12. Mechanika kwantowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

6. POTOCZNA WIEDZA O BUDOWIE ATOMU

Model Bohra atomu wodoru

SPRAWDZIAN NR 1. wodoru. Strzałki przedstawiają przejścia pomiędzy poziomami. Każde z tych przejść powoduje emisję fotonu.

OPTYCZNA ANALIZA WIDMOWA

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Słowniczek pojęć fizyki jądrowej

Spektroskop, rurki Plückera, cewka Ruhmkorffa, aparat fotogtaficzny, źródło prądu

Wymagania edukacyjne z fizyki zakres podstawowy. Grawitacja

rok szkolny 2017/2018

Wstęp do astrofizyki I

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Atom wodoru. Model klasyczny: nieruchome jądro +p i poruszający się wokół niego elektron e w odległości r; energia potencjalna elektronu:

Promieniowanie jonizujące

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Światło fala, czy strumień cząstek?

Fizyka klasyczna i kwantowa. Krótka historia fizyki.

FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań

Własności jąder w stanie podstawowym

Promieniowanie jonizujące

Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

32 Światło a fizyka kwantowa

FIZYKA ATOMOWA Fale elektromagnetyczne Widmo promieniowania Określanie składu chemicznego Budowa atomu

FALOWY I KWANTOWY OPIS ŚWIATŁA. Światło wykazuje dualizm korpuskularno-falowy. W niektórych zjawiskach takich jak

Wykład FIZYKA II. 13. Fizyka atomowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Wykład Atomy wieloelektronowe, układ okresowy pierwiastków.

TEMATY PRAC ZALICZENIOWYCH MLO BIAŁYSTOK ROK SZKOLNY 2015/2016. I klasa, semestr 2

Budowa atomu, poziomy energetyczne, model Bohra (ćw. 11)

Problemy fizyki początku XX wieku

Światło ma podwójną naturę:

WYMAGANIA NA POSZCZEGÓLNE OCENY Z FIZYKI DO KLASY PIERWSZEJ SZKOŁY PONADGIMNAZJALNEJ DO CYKLU ŚWIAT FIZYKI

VI. CELE OPERACYJNE, CZYLI PLAN WYNIKOWY

1. Grawitacja. O odkryciach Kopernika, Keplera i o geniuszu Newtona. Prawo powszechnej grawitacji

Pracownia fizyczna dla szkół

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Promieniowanie jonizujące i metody radioizotopowe. dr Marcin Lipowczan

Szczegółowe wymagania z fizyki w klasie I L.O. Wymagania konieczne i podstawowe- ocena dopuszczająca i dostateczna

Treści podstawowe (na dostateczny) wskazać siłę dośrodkową jako przyczynę ruchu po okręgu.

1 Maków Podhalański r. Wymagania edukacyjne z fizyki - kurs podstawowy - rok szkolny 2016/ dla klasy I technikum

Fizyka zakres podstawow y

Atomy. Model Bohra. 28 października Model Bohra

CELE OPERACYJNE, CZYLI PLAN WYNIKOWY

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017

Ćwiczenia z mikroskopii optycznej

Struktura protonu. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład III

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Oddziaływanie promieniowania X z materią. Podstawowe mechanizmy

41R POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM ROZSZERZONY (od początku do końca)

Transkrypt:

Wykład 30. 11. 2016 Budowa atomu 1

O atomach Trochę historii i wprowadzenie w temat Promieniowanie i widma Doświadczenie Rutherforda i odkrycie jądra atomowego Model atomu wodoru Bohra sukcesy i ograniczenia Model atomu i widma

Skąd czerpiemy wiedzę o budowie atomów? Promieniowanie - widma Zderzenia cząstek

Widmo promieniowania elektromagnetycznego, linie widmowe Widmo ciągłe( w zakresie widzialnym) Widmo emisyjne Widmo absorpcyjne https://pl.wikipedia.org/wiki/linie_spektralne Struktura widma promieniowania jest sygnaturą źródła promieniowania: zbiór linii widmowych jest jednoznacznie związany z budową atomu emitującego/absorbującego promieniowanie. Każdej linii widmowej odpowiada promieniowanie o określonej długości fali λ Każdej długości fali odpowiada częstość promieniowania f = c/λ, c oznacza prędkość światła w próżni równą w przybliżeniu 300 000 km/s

Zapamiętaj Długość fali światła widzialnego λ ~ 700 nm - 400 nm Częstotliwość Energia fotonu 1 nm = 10-9 m f = c/λ E = hf = hc/λ Dłuższa fala mniejsza energia

Widmo atomu wodoru w świetle widzialnym Seria linii Balmera dla atomu H 364.6 656.3 nm https://pl.wikipedia.org/wiki/seria_balmera Seria Balmera to zbiór linii widmowych obserwowanych w promieniowaniu atomu wodoru o długościach fal leżących w zakresie światła widzialnego i nadfioletu. Oprócz serii Balmera w widmie atomu wodoru wyodrębnia się jeszcze inne serie widmowe (Lymana, Paschena, ), ale składające się na każdą z nich linie widmowe leżą poza widzialnym obszarem widma. Co pozwala pewne grupy linii organizować w serie? Jak można wyjaśnić obserwowaną strukturę linii widmowych i układanie się ich w serie? Odpowiedzi na te pytania powinien udzielić model atomu..

Formuła Balmera (1885) Długość promieniowania dla linii widmowych atomu H w świetle widzialnym i bliskim nadfiolecie (dopasowanie do wyników eksperymentalnych): n = 3, 4, 5, n n 2 364,6 n 2 4 nm Dlaczego tak jest?

Na początku XX wieku: model atomu Thomsona Rozmiary atomu ~ 10-10 m Atom jest elektrycznie obojętny Atom zawiera elektrony o ładunku ujemnym o wiele lżejsze od całego atomu Elektrony są rozłożone w atomie jak rodzynki w cieście Nie tłumaczy stabilności (trwałości) atomów

Doświadczenie Rutherforda (1911) Wiązka dodatnio naładowanych cząstek alfa uderzała w niezwykle cienką folię ze złota. Badano, w jaki sposób układają się cząstki po zderzeniu z folią, a więc z tworzącymi ją atomami złota. Wynik tego eksperymentu był zupełnie zaskakujący: Stało się to najbardziej nieprawdopodobnym wydarzeniem, jakie kiedykolwiek zdarzyło się w moim życiu. To było tak niewiarygodne, jakby wystrzelić piętnastocalowy nabój w kawałek chusteczki, a nabój odbiłby się i trafił w ciebie. (Ernest Rutherford)

Porównanie przewidywań i wyniku Wynik przewidywany wg modelu Thomsona: cząstki alfa przebiegną przez atom bez zmiany kierunku Wynik doświadczenia: pojawiają się cząstki odchylone bardzo znacznie od pierwotnego kierunku zachowanie charakterystyczne dla odbicia dodatnio naładowanej cząstki od punktowego ładunku dodatniego. https://pl.wikipedia.org/wiki/eksperyment_rutherforda Jak można wytłumaczyć taki wynik?

Wniosek model jądrowy Rutherforda Ładunek dodatni atomu skoncentrowany w środku Nie ma mowy o rozkładzie ładunku elektronów ( gdzie one są? ) Oszacowany rozmiar jądra ~ 10-14 m Rozmiary atomu ~ 10-10 m Porównaj te liczby: atom jest pusty Nie wyjaśnia linii widmowych (formuły Balmera oraz ogólniejszej formuły Rydberga-Ritza) Nie tłumaczy stabilności (trwałości) atomów

Model Bohra atomu wodoru (1913)

Założenia modelu Bohra 1 Elektron e - porusza się po orbicie kołowej wokół centralnie położonego jądra utrzymywany siłą Coulomba. Jest to układ stabilny mechanicznie (planety), ale niestabilny elektrycznie ruch elektronu po okręgu jest ruchem przyspieszonym. Wg praw elektrodynamiki ładunek (elektron) poruszający się ruchem przyspieszonym musi promieniować, a więc tracić energię -> promień orbity maleje i elektron spadnie na jądro. Taki atom nie mógłby istnieć dłużej niż przez mikrosekundę!

Założenia modelu Bohra 2 Elektron może poruszać się tylko po pewnych orbitach bez emisji promieniowania. Są to stany stacjonarne. Elektron na orbicie ma ściśle określoną energię i mimo, iż porusza się ruchem przyspieszonym, to nie promieniuje. Atom wysyła promieniowanie tylko wówczas, gdy elektron dokonuje przejścia z jednego stanu stacjonarnego i do drugiego f ( przeskakuje z jednej orbity na drugą ). Częstotliwość f wysyłanego promieniowania jest związana z różnicą energii zaangażowanych stanów stacjonarnych według relacji: hf = E f - E i linia widmowa Nie ma ona nic wspólnego z częstotliwością obiegu elektronu po orbicie!

Orbity stacjonarne i emisja promieniowania 3 najbliższe jądra orbity elektronowe: Najbliższa jądru orbita (n=1), to orbita, na której energia elektronu ma wartość najmniejszą. Ze wzrostem numeru orbity rośnie jej promień i energia elektronu na orbicie. https://pl.wikipedia.org/wiki/model_atomu_bohra Przeskokowi elektronu z orbity wyższej na Niższą towarzyszy emisja promieniowanaifotonu. W ten sposób powstaje linia widmowa.

Założenia modelu Bohra 3 Pytanie: od czego zależy, że jakaś orbita jest dozwolona? Dozwolone są jedynie orbity o takim promieniu r, że mvr = nh/2π, n = 1, 2, 3, (warunek kwantowania momentu pędu) Liczba n to liczba kwantowa (główna) Promień dozwolonej orbity: r n 2 a n 0 a 0. 0529nm Promień Bohra rozmiar atomu 0 r n

Energie poziomów energetycznych w atomie wodoru Energia elektronu E n na orbicie o numerze n to poziom energetyczny E E E 1 2 3 13.6 ev, 1 13.6 ev 3.4eV, 4 13.6 ev 1.51eV, 9 Poziom podstawowy Poziomy wzbudzone..

Elektronowolt (ev) 1eV = 1.60219 x 10-19 J 1eV odpowiada: częstotliwości 2.41797 x 10 14 Hz (E = hf) długości fali 1.23985 x 10-6 m (E = hc/λ) 1240 nm

Wyjaśnienie powstania i struktury serii Balmera w widmie emisyjnym atomu wodoru Linie serii Balmera powstają podczas przeskoku elektronu z orbit (poziomów energetycznych) o numerach (liczbach kwantowych) n>2 na wspólną dla wszystkich przejść końcową orbitę (poziom energetyczny) o liczbie kwantowej n=2

Pytania do wykładu 1 1. Promieniowanie widzialne to promieniowanie elektromagnetyczne o długościach fal λ leżących w zakresie..nm 2. Doświadczenie Rutherforda doprowadziło do odkrycia: a) elektronu, b) jądra atomowego, c) cząstki α 3. Rozmiar atomu to w przybliżeniu.m, a rozmiar jądra atomowego to w przybliżeniu..m (proszę podać tylko rząd wielkości). 4. W modelu Bohra atomu wodoru elektron może obiegać jądro po orbicie kołowej, której promień r wynika z założenia, że mvr = Proszę uzupełnić prawą stronę tego wzoru oraz zdefiniować występujące w tym wzorze symbole: m oznacza. v oznacza 5. Atom emituje promieniowanie w trakcie: a) ruchu elektronu wokół jądra, b) przeskoku elektronu między orbitami

Koniec wykładu 1