ЛАЗЕРЫ, ИХ СТРУКТУРА, ВИДЫ И ПРИМЕНЕНИЕ

Занятие по физике №30 № п/п -7 Группа 3ВГ Дата проведения: 03.02.21г.

Тема: Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.

Выполненные задания отправлять на электронную почту: tatiefremenko@yandex.ua

или страницу вКОНТАКТЕ - https://vk.com/id592773352

Индивидуальные консультации, оценивание устных ответов по тел.:

0660627421, 0721813966 Ефременко Т.А.

Домашнее задание: прочитать §75, стр.284, §76, стр.289, ответить на вопросы стр. 293, стр.288, составить краткий конспект занятия, рассм. примеры решения ЕГЭ, стр. 288 (Срок вып.: до 10.02.21г.)

Видеофильм просмотреть по ссылке: https://yandex.fr/video/preview/?text=Квантовые%20постулаты%20Бора.%20Модель%20атома%20водорода%20по%20Бору.%20Физика%2011%20класс&path=wizard&parent-reqid=1609268916472749-1238049492576964717600107-production-app-host-vla-web-yp-358&wiz_type=v4thumbs&filmId=1243367471504630056

https://yandex.fr/video/preview/?text=лазеры%20физика%2011%20класс&path=wizard&parent-reqid=1609270744615704-461710967745291019400107-production-app-host-vla-web-yp-146&wiz_type=v4thumbs&filmId=11803929905218417801

Учебный материал для самостоятельного изучения

Выход из крайне затруднительного положения в теории атома был найден в 1913 г. датским физиком Нильсом Бором на пути дальнейшего развития квантовых представлений о процессах в природе.

Эйнштейн оценивал проделанную Бором работу «как высшую музыкальность в области мысли», всегда его поражавшую. Основываясь на разрозненных опытных фактах, Бор благодаря гениальной интуиции правильно предугадал путь развития теории атома.

Постулаты Бора. Последовательной теории атома Бор, однако, не разработал. Он в виде постулатов сформулировал основные положения новой теории. Причем и законы классической физики не отвергались им безоговорочно. Новые постулаты, скорее, налагали лишь некоторые ограничения на рассматриваемые классической физикой движения.

Успех теории Бора был тем не менее поразительным, и всем ученым стало ясно, что Бор нашел правильный путь развития теории. Этот путь привел впоследствии к созданию стройной теории движения микрочастиц — квантовой механики.

Первый постулат Бора гласит: существуют особые, станционарные состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию, при этом электроны в атоме движутся с укорением. Каждому стационарному состоянию соответствует определенная энергия Е_n.

Второй постулат Бора: излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией E_k в стационарное состояние с меньшей энергией Е_n. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний:

hv_kn = Е_k - Е_n (12.2)

Отсюда частоту излучения можно выразить так:

Согласно теории Бора энергия электрона в атоме водорода, находящегося на n-м энергетическом уровне, равна:

При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией.

Второй постулат, также как и первый, противоречит электродинамике Максвелла, так как согласно этому постулату частота излучения света свидетельствует не об особенностях движения электрона, а лишь об изменении энергии атома.

Свои постулаты Бор применил для построения теории простейшей атомной системы — атома водорода. Основная задача состояла в нахождении частот электромагнитных волн, излучаемых водородом. Эти частоты можно найти на основе второго постулата и правила определения стационарных значений энергии атома. Это правило (так называемое правило квантования) Бору опять-таки пришлось постулировать.

Модель атома водорода по Бору. Используя законы механики Ньютона и правило квантования, на основе которого определяются возможные стационарные состояния атома, Бор смог вычислить радиусы орбит электрона и энергии стационарных состояний атома. Минимальный радиус орбиты определяет размеры атома. На рисунке 12.4 значения энергий стационарных состояний (в электрон- вольтах¹) отложены на вертикальной оси.

¹ В атомной физике энергию принято выражать в электронвольтах (сокращенно эВ). 1 эВ равен энергии, приобретаемой электроном при прохождении им разности потенциалов 1 В: 1 эВ = 1,6 • 10^-19 Дж.

Теория Бора приводит к количественному согласию с экспериментом для значений этих частот. Все частоты излучений атома водорода составляют в своей совокупности ряд серий, каждая из которых образуется при переходах атома в одно из энергетических состояний со всех верхних энергетических состояний (состояний с большей энергией).

Переходы в первое возбужденное состояние (на второй энергетический уровень) с верхних уровней образуют серию Балъмера. На рисунке эти переходы изображены стрелками. Красная, зеленая и две синие линии в видимой части спектра водорода (см. рис. V, 3 на цветной вклейке) соответствуют переходам

Е₃ → Е₂, Е₄ → Е₂, Е₃ → Е₂, Е₆ → Е₂.

Данная серия названа по имени швейцарского учителя И. Бальмера, который еще в 1885 г. на основе экспериментальных данных получил простую формулу для определения частот видимой части спектра водорода.

Поглощение света.

Поглощение света — процесс, обратный излучению. Атом, поглощая свет, переходит из низших энергетических состояний в высшие. При этом он поглощает излучение той же самой частоты, которую излучает, переходя из высших энергетических состояний в низшие.

На основе двух постулатов и правила квантования Бор определил радиус атома водорода и энергии стационарных состояний атома. Это позволило вычислить частоты излучаемых и поглощаемых атомом электромагнитных волн.

ЛАЗЕРЫ, ИХ СТРУКТУРА, ВИДЫ И ПРИМЕНЕНИЕ

Лазер– одно из наиболее ярких и полезных изобретений XX века, открывшее перед человечеством огромное количество новых направлений деятельности. Сегодня лазеры получили такое широкое распространение в нашей жизни. Первый рабочий образец лазера был создан только в 1960 году учёным Т. Мейманом, активной средой которого был рубин - оксид алюминия с примесью хрома. Резонатором такого устройства был резонатор Фабри-Пьеро, образованный серебряными покрытиями, нанесёнными на торцы кристалла.

Ла́зер (от англ. - «усиление света посредством вынужденного излучения») это оптическое квантовое устройство, которое способно преобразовывать лучи одного вида (энергию накачки - световую, химическую и т.д.) в направленные когерентные монохроматические, узко направленные и поляризованные другие. То есть, это луч света, испускаемый синхронными источниками, в узком направленном диапазоне. Работа лазера основывается на вынужденном (индуцированном) излучении. Это квантомеханическое явление. Волна, испускаемая лазером, есть электромагнитная волна.

Все лазеры состоят из трёх основных частей:

активной (рабочей) среды;

системы накачки (источник энергии);

оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Типичный лазер выглядит так: трубка, внутри которой размещен твердый кристалл, чаще всего рубин. С обоих торцов она закрыта зеркалами: прозрачным и не полностью прозрачным. Под воздействием электрической обмотки атомы кристалла генерируют световые волны. Эти волны перемещаются от одного зеркала к другому до того момента, пока не наберут интенсивность, достаточную для прохождения через не полностью прозрачное зеркало.

Классификация лазеров

1.Твердотельные лазеры. Активная среда в них была твердая и состоит из кристаллов рубина и небольшого количества ионов хрома. Накачка осуществлялась при помощи импульсной лампы.

2.Газовые лазеры. Активная среда формируется из газов с очень низким давлением или из их смесей. Газы заполняют стеклянную трубку, в которую впаяны электроды. В качестве накачки обычно применяют разряд электричества, производимый генератором высоких частот. Излучение газового лазера отличается своей непрерывностью.

3.Жидкостные лазеры. Для создания активной среды в них используются разнообразные растворы органических соединений. Плотность такого вещества выше, чем у газа, хотя и ниже, чем у твердых тел.

4.Полупроводниковые лазеры. В качестве активной среды используется кристалл-полупроводник. Однако он принципиально отличается тем, что излучательные переходы в нем происходят не между энергетическими уровнями атомов, а между энергетическими зонами или подзонами кристалла. Накачка такого лазера производится постоянным электрическим током.

Применение лазеров

Свойства лазерного излучения уникальны. Это превратило лазеры в незаменимый для самых различных областей науки и техники инструмент. Лазеры широко используются в медицине, в быту, в индустрии развлечений, в сфере транспорта.

Высокомощные лазеры используются для производства высокоточных деталей для различных машин. Кроме того, лазерный луч может заменить скальпель в руках хирурга при проведении сложных операций. Лазеры используются в магазинах, где с их помощью считываются штрих-коды на товарах. Лазерный луч можно использовать на строительстве сооружений для контроля точности при монтаже.

Лазеры могут быть полезны и в сфере транспорта. Так, например, в Нидерландах планируют внедрить установку лазерных излучателей на локомотивах поездов: это позволит убирать мусор и опавшие листья с путей прямо во время движения.

Одна из впечатляющих сфер применения лазеров - создание голограмм - трехмерных изображений предмета на пленке, который воспринимается глазом человека под определенным углом. Лазерные шоу часто сопровождают фестивали, концерты, праздничные мероприятия.

Ответить на вопросы к параграфу:

1. В чем заключаются противоречия между постулатами Бора и законами классической механики и классической электродинамики?

2. Какое излучение наблюдается при переходах электрона в атоме водорода на второй энергетический уровень?

3. Какие электронные орбиты являются стационарными?

4. Чем сопровождается переход атома из одного стационарного состояния в другое?

Закрепление знаний при решении задач (условия заданий ЕГЭ А1-А5 на стр.288 «Физика 11кл.»)

Решение задания А1

Решение задания А2

Решение задания А3

Решение задания А4

Решение задания А5

Подведение итогов занятия.

Самостоятельная работа.

Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 113; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!