Modele atomu i widma spektralne — od Rutherforda do Bohra
Postulaty Bohra, energie poziomów i serie widmowe wodoru
Po tej lekcji będziesz umieć
Porównać modele atomu Thomsona, Rutherforda i Bohra
od „ciasta z rodzynkami" do poziomów energii
Wyjaśnić wnioski z doświadczenia Rutherforda
istnienie małego, masywnego jądra
Opisać stany stacjonarne i skwantowane poziomy wodoru
= −13,6/n2
Rozróżnić emisję i absorpcję fotonu
przejście w dół / w górę
Obliczyć energię, częstotliwość i długość fali fotonu
= hf = hc/λ = |ΔE|
Rozpoznać serie Lymana, Balmera i Paschena
= 1, 2, 3
Po co Ci to na maturze?
W zadaniach CKE analizujesz diagramy poziomów energii, rozpoznajesz emisję i absorpcję oraz obliczasz energię i długość fali fotonu. Możesz też uzasadniać wnioski z doświadczenia Rutherforda i wskazywać ograniczenia modelu Bohra.
Najważniejsza idea
Najważniejsza idea: Kluczowe jest połączenie: przejście elektronu → zmiana energii atomu → energia fotonu → długość fali → zakres widma.
Intuicja zjawiska
Atom nie może mieć dowolnej energii — dozwolone są tylko określone poziomy. Elektron przechodzący między nimi musi oddać albo pobrać dokładnie określoną porcję energii.
Skwantowane poziomy
Dozwolone są tylko wybrane energie atomu, a nie ich ciągły zestaw.
Linie, nie ciągłe barwy
Dlatego wodór emituje charakterystyczne linie widmowe — każda odpowiada konkretnej różnicy energii.
Emisja
Elektron spada na niższy poziom i atom wysyła foton.
Absorpcja
Atom pochłania foton, a elektron przechodzi na wyższy poziom.
Wielkości i jednostki
Energia poziomu E n :: [eV lub J] :: energia dozwolonego stanu Zmiana energii atomu Δ E \text{atom} :: [eV lub J] :: E f − E i Energia fotonu E γ :: [eV lub J] :: E γ = hf = hc/λ Częstotliwość f :: [Hz] :: częstotliwość fotonu Długość fali λ :: [m, nm] :: d…
Modele i zasady
:rule Model Thomsona Dodatni ładunek jest rozłożony w całej objętości atomu, a elektrony tkwią wewnątrz. Model nie zawiera jądra atomowego.
Mapa modeli atomu i widm spektralnych
Słownictwo
Teoria: wzory i interpretacje
Poziomy energii atomu wodoropodobnego (Z — liczba atomowa; dla wodoru Z = 1): E n = -\frac{13{,}6\,Z^2}{n^2}\ \text{eV}, \qquad E n = -\frac{13{,}6}{n^2}\ \text{eV}\ (\text{wodór}) Zmiana energii atomu i energia fotonu: \Delta E {\text{atom}} = E f - E i, \…
Solver widm spektralnych
:solver-atom
Doświadczenie Rutherforda
Układ: źródło cząstek α, cienka folia złota, ekran rejestrujący kierunek cząstek. Obserwacje: - większość cząstek przechodziła prawie bez odchylenia; - część ulegała niewielkiemu odchyleniu; - bardzo nieliczne odbijały się pod dużym kątem.
Przykład
Przykład rozwiązany
Oblicz długość fali fotonu emitowanego przy przejściu n = 3 → n = 2 w atomie wodoru (linia H α).
Mini-praktyka CKE — przeanalizuj sam
-praktyka Atom H: przejście n = 2 → n = 1. Oblicz ΔE i λ oraz podaj serię i zakres widma.
Częste błędy
Elektrony na dowolnych orbitach :: Nie — tylko na orbitach stacjonarnych (L = nħ, n = 1, 2, …). Orbity pomiędzy są zabronione.
Powtórka w 30 sekund
Rutherford → małe masywne jądro :: z rozpraszania cząstek α Bohr → orbity stacjonarne :: L = nħ E n = −13,6/n² eV :: poziomy wodoru E γ = hf = ΔE :: emisja/absorpcja emisja → w dół :: absorpcja → w górę Lyman n f =1, Balmer n f =2, Paschen n f =3 :: serie :…
Kluczowe pojęcia
Model Rutherforda :: małe, masywne, dodatnie jądro + elektrony na orbitach; odkryty przez rozpraszanie α; jądro 10⁻¹⁵ m, atom 10⁻¹⁰ m Postulaty Bohra :: orbity stacjonarne L = nħ; emisja/absorpcja tylko przy przeskoku; wyjaśnia widmo wodoru Energia poziomów…
Sprawdź się i przećwicz
sub :: Modele atomu i widma to wejście w fizykę kwantową — sprawdź, czy pewnie liczysz energię i długość fali fotonu. sprawdzian :: Modele atomu, poziomy energii i serie widmowe :: 15 min zbior :: Zadania maturalne z rozwiązaniami krok po kroku — przećwicz…
Powtórka do matury
Ten temat na maturze
Źródła, format CKE i materiały ZPE
men :: Fizyka ZR, dział: Fizyka atomowa. Zakres: modele atomu, doświadczenie Rutherforda, model Bohra, poziomy energii wodoru, widma emisyjne i absorpcyjne.
W tej lekcji
ZJAWISKO I MODEL
DOŚWIADCZENIE