Презентация на тему Теория атома водорода по Бору

модели, атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар

радиусом порядка 10-10м, внутри которого около своих положений равновесия колеблются электроны.
Суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду шара, поэтому атом в целом нейтрален.

модели,
вокруг положительного ядра, имеющего заряд Ze (Z —

порядковый номер элемента в системе Менделеева, е — элементарный заряд), размер 10-15 — 10-14 м и массу, практически равную массе атома,
в области с линейными размерами порядка 10-10 м по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома.
Так как атомы нейтральны, то заряд ядра равен суммарному заряду электронов, т. е. вокруг ядра должно вращаться Z электронов.

под действием кулоновской силы, имеет вид
Уравнение (208.1) содержит

два неизвестных: r и v. Следовательно, существует бесчисленное множество значений радиуса и соответствующих ему значений скорости (а значит, и энергии), удовлетворяющих этому уравнению. Поэтому величины r, v (следовательно, и Е) могут меняться непрерывно, т. е. может испускаться любая, а не вполне определенная порция энергии.
Тогда спектры атомов должны быть сплошными.
В действительности же опыт показывает, что атомы имеют линейчатый спектр.

(208.1)

10-10 м скорость движения электронов v ≈ 106 м/с,

а ускорение v2/r = 1022 м/с2.
Согласно электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные волны и вследствие этого непрерывно терять энергию. В результате электроны будут приближаться к ядру и в конце концов упадут на него. Таким образом, атом Резерфорда оказывается неустойчивой системой, что опять-таки противоречит действительности.
Преодоление возникших трудностей потребовало создания качественно новой — квантовой — теории атома.

Бальмер (1825—1898) подобрал эмпирическую формулу, описывающую все известные в

то время спектральные линии атома водорода в видимой области спектра:

(209.1)

(209.2)

где R = R'c = 3,29⋅1015 с-1 постоянная Ридберга.

атома водорода было обнаружено еще несколько серий. В ультрафиолетовой

области спектра находится серия Лаймана:

Пашена

серия Брэкета

серия Пфунда

серия Хэмфри

могут быть описаны одной формулой, называемой обобщенной формулой Бальмера:

m имеет в каждой данной серии постоянное значение, m = 1, 2, 3, 4, 5, 6 (определяет серию), n принимает целочисленные значения начиная с m + 1 (определяет отдельные линии этой серии)

(209.3)

состояний):
в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем)

состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.
В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантованные значения момента импульса, удовлетворяющие условию

(210.1)

с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один

фотон с энергией равной разности энергий соответствующих стационарных состояний ( до и после излучения).
(210.2)

при < происходит излучение фотона, в противном случае – поглощение фотона.
Набор возможных дискретных частот
= ( — )/h квантовых переходов и определяет линейчатый спектр атома.

модели Бора, а также условно изображены переходы электрона с

одной стационарной орбиты на другую, сопровождающиеся излучением кванта энергии. В ультрафиолетовой области спектра эти переходы дают серию Лаймана, в видимой – серию Бальмера, в инфракрасной – серию Пашена.

Наибольшей частоте кванта в серии Лаймана соответствует переход…

Франк и Г. Герц, изучая столкновения электронов с атомами

газов (1913), экспериментально доказали дискретность значений энергии атомов.
Опыты Франка и Герца показали, что электроны при столкновении с атомами передают им только определенные порции энергии.
Следовательно, идея Бора о существовании в атомах стационарных состояний блестяще выдержала экспериментальную проверку.

Бором, позволили рассчитать спектр атома водорода и водородоподобных систем

— систем, состоящих из ядра с зарядом Ze и одного электрона (например, ионы Не+, Li2+), а также теоретически вычислить постоянную Ридберга.
Решая совместно уравнение (208.1) и уравнение (210.1), получим выражение для радиуса n-й стационарной орбиты:

(212.1)

орбиты электрона при n = 1, называемый первым боровским

радиусом (а), равен

(212.2)

Полная энергия электрона в водородоподобной системе складывается из его кинетической энергии и потенциальной энергии в электростатическом поле ядра

(212.1), получим, что энергия электрона может принимать только следующие

дозволенные дискретные значения:

(212.3)

Из формулы (212.3) следует, что энергетические состояния атома образуют последовательность энергетических уровней, изменяющихся в зависимости от значения n.

уровни атома, называется главным квантовым числом.
Энергетическое состояние с

n = 1 является основным (нормальным) состоянием;
состояния с n > 1 являются возбужденными.
Энергетический уровень, соответствующий основному состоянию атома, называется основным (нормальным) уровнем;
все остальные уровни являются возбужденными.
Атом водорода обладает, таким образом, минимальной энергией (E1 = –13,55 эВ) при n = 1 и максимальной ( = 0) при n = ∞ (при удалении электрона из атома). Следовательно, значение = 0 соответствует ионизации атома (отрыву от него электрона).

атома водорода (Z = l) из стационарного состояния n

с большей энергией в стационарное состояние m с меньшей энергией испускается квант

(212.4)

только серию Лаймана.
Он также объясняется теорией Бора. Так

как свободные атомы водорода обычно находятся в основном состоянии (стационарное состояние с наименьшей энергией при n = 1), то при сообщении атомам извне определенной энергии могут наблюдаться лишь переходы атомов из основного состояния в возбужденные (возникает серия Лаймана).
Теория Бора была крупным шагом в развитии атомной физики и явилась важным этапом в создании квантовой механики.