АТОМНА ТА ЯДЕРНА ФІЗИКА Ядерна модель атома Квантові

АТОМНА ТА ЯДЕРНА ФІЗИКА Ядерна модель атома Квантові постулати Н. Бора.

Модель атома Томсона (1903 рік)

Дослід Е. Резерфорда, 1911 рік (Нобелівська премія з хімії) «. . . відтепер мені відомо, який вигляд має атом»

Ціль досліду: дослідити будову атома Ідея досліду: розсіювання α- частинок під час проходження тонких шарів речовини

Результати досліду • Більшість α- частинок не відхиляється від початкового напрямку руху. • Незначна кількість α- частинок відхилилася від початкового напрямку руху на невеликі кути. • Незначна кількість α- частинок практично відкинута назад

Пояснення результатів досліду • В атомі багато порожнеч. • Відхилення α- частинок обумовлено кулонівською взаємодією з атомним ядром, у якому сконцентрований позитивний заряд та значна маса. • Ударяючись об ядро, α- частинка практично відкидається назад

Планетарна модель атома • Атом загалом нейтральний. • У центрі атома перебуває позитивне ядро, у якому сконцентрована практично вся маса атома. Ядро складається з протонів та нейтронів (нуклонів). • Розміри ядра набагато менші від розмірів атома. • На значній відстані від ядра обертаються електрони

Постулати Бора (1913 рік), (1922 рік — Нобелівська премія з фізики) • Експериментальне підтвердження постулатів — досліди Франка та Герца (1914 р. )

Постулати Бора • І. Атомна система може перебувати в стаціонарних станах, кожному з яких відповідає певна енергія. У стаціонарному стані атом не поглинає та не випромінює енергію • II. Під час переходу атома зі стаціонарного стану з більшою енергією Еп в стаціонарний стан з меншою енергією Ек випромінюється фотон з енергією Е= Еп- Ек. У разі поглинання атомом фотона з такою самою енергією відбувається зворотний перехід

Енергетичні рівні атома • • Для наочного ілюстрування станів атома використовують енергетичні діаграми, на яких рівні енергії позначають горизонтальними лініями Доволі довго атом може перебувати лише в основному стаціонарному стані, що характеризується мінімальною енергією Е 1. Решта станів атома чи молекули (E 2, Е 3, . . . , Еn) є стаціонарними лише умовно, і тому їх називають збудженими станами. Наприклад, якщо незбуджений атом поглине квант hv, то він може перейти в умовно стабільний, збуджений стан Е 3, але згодом, випромінивши квант частотою атом може перейти в більш стабільний стан Е 2. Слід підкреслити, що випромінювання відбувається за квантового переходу атома зі стану з більшою енергією у стан з меншою енергією, і навпаки, поглинання енергії атомом супроводжується його переходом зі стану з меншою енергією у стан з більшою енергією.

Експериментальне підтвердження постулатів — досліди Франка та Герца (1914 р. )

ОПТИЧНІ СПЕКТРИ. ПОГЛИНАННЯ І ВИПРОМІНЮВАННЯ СВІТЛА АТОМОМ • Електромагнітне випромінювання будь-якої природи може характеризуватися спектром коливань, на які можна розкласти його за довжиною хвилі або частотою. Залежно від характеру поширення електромагнітних хвиль оптичні спектри поділяють на спектри випромінювання, поглинання, розсіювання і відбиття. • Оптичні спектри випромінювання спостерігаються у джерел світла, які випускають фотони внаслідок збудження речовини під впливом зовнішнього чинника. Наприклад, розжарена вольфрамова нитка електричної лампи випромінює світло внаслідок її нагрівання при проходженні по ній електричного струму. Останні три види спектрів спостерігаються в разі проходження випромінювання крізь речовину, внаслідок чого відбувається його поглинання, розсіювання і відбивання залежно від властивостей і довжини хвилі або її частоти ν. • Оптичні спектри поглинання, розсіювання і відбивання характеризують властивості речовини

• Оптичні спектри спостерігають візуально за допомогою спектральних приладів і фіксують, як правило, фотографічним способом або за допомогою фотоелементів. Спектри можуть бути: а) суцільними, що охоплюють широкий діапазон довжин хвиль; б) лінійчастими, що складаються з окремих спектральних ліній певної довжини хвилі λ; в) смугастими — набір окремих смуг, що належать певному інтервалу довжин хвиль. • Суцільний оптичний спектр спостерігається за умови термодинамічної рівноваги речовини і випромінювання за даної температури. Проте в реальних умовах досягти такого стану практично неможливо, тому найчастіше одночасно спостерігають різні види спектрів. Так, за звичайних умов сонячне світло бачать у спектроскопі у вигляді суцільного спектра з темними лініями поглинання.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ, метод качеств. и количеств. определения состава в-в, основанный на исследовании их спектров испускания, поглощения, отражения и люминесценции. випромінювання поглинання

лінійчастий спектр гелію лінійчастий спектр аргону

Ядерні сила — це сили, що діють між нуклонами ядра та забезпечують існування стійких ядер Властивості ядерних сил 1. 2. 3. 4. 5. Короткодіючі сили — проявляються на малих (порівняно з розмірами самих нуклонів) відстанях між нуклонами. Ядерні сили діють на відстанях близько 10⁻ 15 м Мають властивість зарядової незалежності. Ядерні сили діють між двома протонами, двома нейтронами, протоном та нейтроном. Ядерні сили неелектричної природи Мають властивість насичування. Кожний нуклон взаємодіє з певною кількістю найближчих до нього нуклонів, а не з усіма нуклонами ядра Ядерні сили не є центральними, на відміну від кулонівських та гравітаційних сил Ядерні сили мають обмінний характер. Це проявляється в тому, що сили, які діють між двома ядерними частинками, розглядаються як результат обміну між ними та елементарною частинкою

Енергія зв'язку атомних ядер • Енергія зв'язку атомних ядер — це енергія, яка необхідна для повного розчеплення ядра на окрему нуклони. • Енергія зв'язку дорівнює тій енергії, яка виділяється під час утворення ядра з окремих нуклонів • E= ∆mc²=(Zmp + Nmn-mя)с² енергія зв'язку • Чим більше частинок в ядрі, тим більшою буде і енергія. • Про відносну міцність ядра точніше свідчить питома енергія зв'язку – енергія, що припадає на один нуклон.