23.Досліди Резерфорда. Модель атома Бора-Резерфорда. Теорія Бора.

На поч. 20 ст. було накопичено ряд відомостей про будову атома:

1. Атоми – ел.-нейтр.

2. До складу атома входять від.-зар. Електрони

3. Розмір атома

Дослід Резерфорда: Резерфорд дослідив розсіяння альфа-частинок на тонкій металевій фользі.

Резерфорд 1906 року запропонував модель, згідно з якою будова атома дуже схожа на будову сонячної системи. Щоб перевірити правильність своєї теорії, він провів низку дослідів, які називають дослідами Резерфорда. Він зондував атоми золота швидкорухомими ядрами гелію ( частинками).

Навпроти отвору в свинцевому контейнері на екрані, покритому ZnSO₄, можна було помітити світлову пляму. Резерфорд помістив на шляху рухомих ядер тонку золоту пластинку (фольгу), і помітив, що незначна частина ядер відхиляється на значні кути і дуже мало ядер відбивались назад. Узагальнивши результати дослідів, Резерфорд зробив висновки:

- в цілому атом порожній. Майже вся його маса сконцентрована в ядрі діаметром d ~ 10^-15 м.

- ядро несе в собі заряд q⁺, величина якого за модулем дорівнює заряду електрона, помноженому на порядковий номер цього елемента в таблиці Менделєєва.

- оскільки атом електрично нейтральний, то позитивний заряд ядра компенсує заряд електронів, які мають рухатись навколо ядра, подібно до планет навколо Сонця. Кількість електронів дорівнює порядковому номеру елемента в таблиці Менделєєва. Таку модель атома Резерфорд назвав планетарною моделлю атома.

Теорія Резерфорда мала ряд недоліків:

1. Якщо електрон рух-ся по коловій орбіті, то він рух-ся з доцентровим прискоренням. Згідно клас. термодинаміки (теорія Максвелла), випромінює ел.-магн.хвилю і за короткий час повинен впасти на ядро.

2. Не можна пояснити закон-сті в спектрах атома водню.

Тому теорія Резерфорда була доповнена Бором (1913). Бор сформулював 2 постулати:

1. В атомі існують стаціонарні орбіти, по яких електрон може рух-ся без випр.-ня.

2. При переході з однієї орбіти на іншу атом може випр.-ти або поглинати квант світла.

24.Розрахунок швидкості, радіуса орбіти та енергії електрона в атомі водню та у воднеподібних іонах.

Теорія Бора добре описує будову атома водню та воднеподібних іонів. Тобто іонів, у яких є тільки 1 електрон (He, Li).

Нехай навколо нерухомо зарядженого ядра з зарядом q=z|e|, обертається електрон.

На електрон діє сила Кулона.

За 2 зак.Н.: ;; ;; “ / ”

Ми одержали Vелектр. V квантується – приймає дискретний ряд значень. Для атома водню на 1 рівні n=1 (1-ий Барівський рівень)

- стала величина

Визн. радіус орбіт:

Радціус теж квантується: z=1, n=1, ;

Енергія електор. в воднеподібн. іоні. Енергія склад. З 2 част.:

;

25.Закономірності в спектрі атомарного водню та воднеподібних іонів.

Байнер вперше побачив, що довжини хвиль видимих ліній в спектрі атомарного водню опис-ся однією ф-лою. Тобто утворюють спектральну серію. Пізніше були виявлені інші лінії серії Вальмера в ультра-фіол. діапазоні та інші спектр. серії.

Осн.спектр.серії:

1. Серія Лаймона (спост-ся тільки в ул.-ф. діапазоні):

2. Серія Бальмара (спост-ся 4 видимі л. і ул.-ф.):

3. Серія Пажена:

4. Серія Брессета:

5. С.Пфулуса:

–узаг.ф-ла Бальмора

–стала Рідбера

k – визначає назву серії

n = k + 1, k + 2

Гол.лінія – перехід 3 n= k + 1 → k

Гранична лінія – n = ∞ → k

Виведемо узаг.ф-лу Баймера для атома водню та воднеподібних іонів

(згідно 2 пост. Бора)

Покажемо вин-ня спектр.серії на діаграмі: