Обобщение Атомная физика

По кодификатору : Планетарная модель атома Постулаты Бора Линейчатые спектры Лазер

Планетарная модель атома Атом – наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Опыт Э. Резерфорда по рассеянию α - частиц : положительно заряженное ядро, вокруг которого по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. В ядре сосредоточена основная масса атома. Атом нейтрален, поэтому заряд ядра равен суммарному заряду электронов. Размеры : атом – м ( по радиусу орбиты валентного электрона ), атомное ядро – м – м. Не позволяет объяснить устойчивость атома.

Постулаты Нильса Бора : Существуют особые стационарные состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию, при этом электроны в атоме движутся с ускорением. Каждому стационарному состоянию соответствует определённая энергия. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается квант света ( фотон ) с энергией, равной разности энергий стационарных состояний. h ν = Е n – Е m При Е n > Е m происходит излучение фотона : переход из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией ( электрон переходит ближе к ядру ). При Е n < Е m происходит поглощение фотона : переход из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией ( электрон переходит дальше от ядра ). ν = ( Е n – Е m ) / h - набор возможных дискретных частот квантовых переходов, который определяет линейчатый спектр атома.

Виды спектров Спектры испускания Спектры поглощения Непрерывный Линейчатый Полосатый Спектр испускания – совокупность частот или длин волн, содержащихся в излучении этого вещества. Спектр поглощения - совокупность частот или длин волн, поглощаемых данным веществом. Непрерывный спектр – полоса цветов, с плавным переходом одного цвета в другой ( от красного до фиолетового ). Такой спектр дают раскалённые твёрдые и жидкие вещества, а также сжатые газы. Полосатый спектр – спектр из отдельных полос, разделённых тёмными промежутками. Полосы состоят из множества спектральных линий. Такой спектр дают возбуждённые молекулы разреженного газа. Линейчатый спектр – спектр, состоящий из узких спектральных линий на тёмном фоне. Такой спектр дают пары любого химического элемента, все газы в атомарном состоянии при невысоких давлениях, когда атомы почти не взаимодействуют друг с другом. Это тёмные линии на фоне непрерывного спектра. Положение линий совпадает с положением светлых линий в спектре излучения.

Линейчатые спектры Спектры излучения, состоящие из отдельных узких спектральных линий различной интенсивности. ν = ( Е n – Е m ) / h - набор возможных дискретных частот квантовых переходов, который определяет линейчатый спектр атома. ν = R(1/m 2 – 1/n 2 ) – обобщённая формула Бальмера для спектра атома водорода, где R = 3,29·10 15 с -1 – постоянная Ридберга. m – определяет серию линий, n – определяет отдельные линии данной серии.

Квантовый генератор : Это устройство, в котором энергия, например, тепловая, химическая, электрическая, преобразуется в энергию электромагнитного поля ; источник излучения, усиливаемого в результате индуцированного излучения. Индуцированное излучение – излучение возбуждённых атомов при переходе их на более низкий энергетический уровень под действием внешнего электромагнитного излучения. Лазер – квантовый генератор электромагнитных волн в видимом диапазоне спектра. Разер – генератор рентгеновского излучения. Гразер – генератор гамма - излучения. Мазер – генератор радиоизлучения.

Типы лазеров : По типу активной среды : твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные. По методу накачки : оптические, тепловые, химические, электроионизационые и др. По режиму генерации : непрерывные, импульсные. Компоненты : 1. Активная среда, в которой создаётся неравновесное состояние системы. 2. Система накачки – устройство для создания неравновесной системы. 3. Оптический резонатор – устройство, выделяющее в пространство избирательное направление пучка фотонов и формирующее выходящий световой пучок.