Страница: 16/24
Эти сравнения помогают учащимся создать представление о масштабах ядерной модели атома. Но движение электронов относительно ядра более сложнее, чем орбитальное движение планет и оно подчиняется другим законам. Ядерную модель атома затем используют для объяснения электризации тел, явления электропроводности, при изучении электрического тока в металлах и электролитах. О дальнейшем развитии планетарной модели атома рассказывают после изучения фотоэффекта.
Для объяснения закономерностей фотоэффекта вводят представление о дискретности светового излучения, а также понятие о фотоне как элементарной частице света с энергией Е=hν. Отсюда возникает вопрос: является ли дискретность энергетических состояний свойством, характерным лишь для излучающих твердых тел, или же эта дискретность присуща любым атомным системам?
Подобные рассуждения привели в 1913 году И. Бора к предположению о неприменимости максвелловской электродинамики к электронам, движущимся в атомах. В основу своей теории Н. Бор положил следующие постулаты:
1) в атоме происходят движения электронов по некоторым стационарным круговым орбитам без излучения;
2) стационарными будут те орбиты, для которых момент количества движения электрона mvR равен целому кратному величины h/2π, то есть
mvnRn=nh/2π , где n=1, 2, 3….
3) излучение и поглощение света атомами происходит при переходе электронов с одних стационарных орбит на другие.
Планетарная модель атома в теории Бора “модернизирована”, то есть электроны могут перескакивать с орбиты на орбиту, когда атом переходит из одного стационарного состояния в другое.
Так, при изложении вопроса об излучении света атомом существует аналогия с реальным макропроцессом—вылетом стрелы из лука.
Оба процесса возможны только в том случае, если участвующие в них объекты (атом, лук) находятся в возбужденном состоянии (в последнем случае под «возбуждением» понимается натяжение тетивы). Тетива и атом в конечном счете возвращаются в невозбужденное состояние (ему соответствует наименьшее из возможных значение энергии); при этом соблюдается закон сохранения энергии (потенциальная энергия упруго деформированной тетивы переходит в кинетическую энергию стрелы, а энергия возбуждения атома«уносится» фотоном: Е2-Е1=hν.
Однако между этими явлениями есть различие:
1) при натяжении тетивы ей может быть сообщена любая энергия, т. е. ее энергия может изменяться непрерывно; для возбуждения атома ему нужно сообщить определенную порцию (квант) энергии, соответствующую разности уровней энергии, между которыми осуществляется «переход» электрона в рамках модели Резерфорда—Бора;
2) возвращаясь в «невозбужденное» состояние, тетива «проходит» все промежуточные состояния (значения энергии),, таких состояний, очевидно, бесчисленное множество; электрон же в атоме переходит из любого возбужденного состояния в нормальное либо одним, либо несколькими последовательными скачками, минуя промежуточные значения энергии;
3) стрела, символизирующая световой квант, существовала до возбуждения тетивы и до вылета покоилась относительно лука, при вылете она постепенно набирала скорость от нуля до какого-то максимального значения; фотон “рождается” лишь благодаря переходу атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, т.е. переходу электрона на более низкую орбиту; покоящегося же (относительно любой системы отчета) фотон не существует: фотон сразу приобретает скорость света.
Реферат опубликован: 4/04/2008