Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Atoma uzbūve

5,003 views

Published on

Atoma uzbūve (fizika 12.kl.)

Published in: Education
  • Login to see the comments

Atoma uzbūve

  1. 1. Atoma uzbūve. Enerģijas emisija un absorbcija. P. Puķītis. Fizika 12. klasei: 98.-112. lpp.
  2. 2. Sasniedzamie rezultāti • Izskaidro atoma un atoma kodola uzbūvi. Izskaidro atoma kodola īpašības, izmantojot protonu– neitronu modeli. • Skaidro emisijas un absorbcijas spektru atšķirības, rašanās veidus un izmantošanu. • Izmantojot funkcionālās sakarības, aprēķina: fotona enerģiju, fotoefekta sarkano robežu, starojuma viļņa garumu un frekvenci. • Lieto fizikālo lielumu apzīmējumus, SI mērvienības un tās saista ar ārpussistēmas mērvienībām. Lieto skaitļa normālformu un decimālos daudzkārtņus.
  3. 3. Atoma uzbūve • Negatīvi lādēts elektronu apvalks • Pozitīvi lādēts kodols, kura lādiņš q = Ze Z – ķīmiskā elementa atomnumurs e – elementārlādiņš (1,6·10-19 C) http://www.uzdevumi.lv/p/k
  4. 4. Elektroni atomā • Kodols lādēts pozitīvi, apvalks – negatīvi; Kulona spēks notur elektronus apvalkā, piešķirot tiem potenciālo enerģiju Wp. • Elektronam apvalkā piemīt konkrētas (diskrētas) potenciālās enerģijas Wpvērtības – enerģijas līmeņi un apakšlīmeņi (kvantu īpašība) • Atomam difrakcijas rezultātā nav konkrētas trajektorijas (viļņu īpašība)
  5. 5. Elektronu mākonis • Elektronu stāvokli raksturo ar “elektronu mākoņa” modeli: – tā kā elektrona lādiņš nav dalāms, nav dalāms mākonis, – mainoties elektrona stāvoklim atomā, mainās mākonis – neviendabīgs blīvums; lielākais blīvums norāda lielāku elektrona atrašanās varbūtību. http://makeagif.com/P04a4V
  6. 6. Elektronu orbitāle • Elektrona orbitāle – atoma telpas daļa, kurā ar 90% varbūtību atrodas elektrons • Virzienos, kuros elektronu mākoņa blīvums pieaug, ir lielāka varbūtība veidoties ķīmiskajai saitei starp atomiem http://giphy.com/gifs/che
  7. 7. Atoma enerģijas līmeņi • Elektronu potenciālās enerģijas diskrētās vērtības sauc par enerģijas līmeņiem • Līmeņus sanumurē, lietojot galveno kvantu skaitli n • Enerģijas vērtība, kas atbilst galvenajam kvantu skaitlim n = 1, ir mazākā iespējamā, tad atoms ir pamatstāvoklī Ūdeņraža atoma elektronu līmeņu diagramma
  8. 8. Atoma enerģijas līmeņi • Atoma stāvokļi, kas atbilst kvantu skaitļiem n = 2; 3; 4..., ir atoma ierosinātie stāvokļi (lai tajos nonāktu, atomam jāsaņem enerģija) • Ierosinātais stāvoklis ir nestabils, elektrons ātri atgriežas zemākos līmeņos Ūdeņraža atoma elektronu līmeņu diagramma
  9. 9. Elektrona pāreja no viena enerģijas līmeņa uz citu (kvantu pāreja) • Ja elektrons pāriet no augstāka līmeņa uz zemāku, tas enerģijas starpību ΔW = W4 – W2 izstaro jeb emitē kā gaismas porciju jeb kvantu (redzamajai gaismai – foronu) http://giphy.com/gifs/refraction-r6
  10. 10. Gaismas kvantu (fotonu) raksturo enerģija E, kas ir atkarīga no – Planka konstantes h = 6,63∙10-34 J∙s – gaismas frekvences ν [nī] • gaismas frekvenci var izteikt kā ν = c/λ, kur c = 3∙108 m/s, bet λ – viļņa garums (nosakot viļņa garumu, var noteikt izstarotās gaismas krāsu http://www.dzm.lu.lv/fiz/f_www/F_formulas.pdf
  11. 11. Elektrona pāreja no viena enerģijas līmeņa uz citu (kvantu pāreja) • Lai elektrons pārietu no zemāka līmeņa uz augstāku (ierosinātā stāvoklī), tam jāsaņem no ārpuses (jāabsorbē) enerģijas porciju ΔW • Ja saņemtā enerģija atbilst n = 1, atoms nonāk stāvoklī n = ∞; tad atoms ir jonizēts (kodols neiedarbojas uz elektronu) http://giphy.com/gifs/refraction-r6
  12. 12. Spontānais un inducētais starojums • Ja atoms atrodas ierosinātā stāvoklī ar enerģiju W2, tas var spontāni pāriet pamatstāvoklī ar enerģiju W1, izstarojot fotonu ar enerģiju hν=W2-W1 – notiek nesaskaņoti, – emitēto viļņu fāzes nesakrīt, – gaismas polarizācijas virzieni nesakrīt, – starojums nav koherents
  13. 13. Spontānais un inducētais starojums • Ja uz atomu notiek ārēja iedarbība, piemēram, vielai cauri iet gaismas fotons ar enerģiju hν=W2- W1, atoms tiek piespiests no ierosināta stāvokļa W2pāriet pamatstāvoklī, radot papildus fotonu ar enerģiju hν=W2-W1 – visiem fotoniem vienāda enerģija (starojums monohromatisks), – emitēto viļņu fāzes sakrīt, – gaismas polarizācijas virzieni sakrīt, – starojums ir koherents (piem., lāzers)http://how-does-things-work.blogspot.com/2010/02/working-of-hologram.html
  14. 14. Ārējais fotoefekts • Ārējais fotoefekts ir brīvo elektronu emisija no materiāla, ja tas absorbē gaismas kvantus • Ja fotona enerģija hv ir lielāka vai vienāda ar elektrona izejas darbu, tad elektrons var iziet no katoda hv ≥ A http://makeagif.com/FU7Kz5
  15. 15. Elektrona izejas darba mērvienības • Darba SI mērvienība ir džouls (J) – jālieto uzdevumos. • Elektrona darbu var izteikt elektronvoltos:
  16. 16. Vakuuma fotoelements • Ja elektronam pēc izlidošanas no katoda ir pietiekami liels ātrums, tad bez ārēja sprieguma tas var nonākt līdz anodam – caur miliampērmetru plūst strāva. https://en.wikipedia.org/wiki/Phototube
  17. 17. Fotoefekta sarkanā robeža • Minimālo gaismas frekvenci ν0 vai maksimālo viļņa garumu λ0, kura var izraisīt fotoefektu, sauc par fotoefekta sarkano robežu hν0= A h = A • Kvantu iznākums – attiecība starp absorbēto un iznākušo elektronu skaitu (0,2 – absorbēti 5 elektroni, iznācis 1). c λ0
  18. 18. Enerģijas saglabāšanās likums • Einšteina vienādojums fotoefektam: Ja brīvais elektrons absorbē lielāku enerģiju hv nekā ir izejas darbs A, no metāla virsmas iznākošajam elektronam atliek kinētiskā enerģija Wk (Ek) • Jo tuvāk virsmai elektrons, jo lielāka ir tā kinētiskā enerģija http://www.dzm.lu.lv/fiz/f_www/F_formulas.pdf
  19. 19. Fotoelementa voltampērraksturlīkne • UA – aiztures spriegums (izstarotie elektroni tiek bremzēti) • Ja U = 0, elektroni rada strāvu • Sātstrāva I0 (pie sprieguma U0 visi no katoda emitētie fotoelektroni nonāk līdz anodam) • I0 nemainās, palielinot spriegumu, ir atkarīga no gaismas plūsmas
  20. 20. P.Puķītis. Fizika 12. klasei. 108. lpp. A = 2 eV = W = ? U = 1,5 V Uz fotoelementa katodu, kura elektrona izejas darbs ir 2 eV, krīt starojums. Starojuma izsistos elektronus, kuriem ir maksimālā kinētiskā enerģija, var nobremzēt ar 1,5 V spriegumu. A. Noteikt uz katodu krītošā starojuma fotonu enerģiju W. W = WkA + = 3,2 ∙ 10-19 J W = 3,2∙10-19 + 1,6∙10-19 ∙1,5= Wk = eU e = 1,6∙10-19 J =5,6∙10-19 J
  21. 21. P.Puķītis. Fizika 12. klasei. 108. lpp. A = 2 eV = λ = ? ν = ? U = 1,5 V Uz fotoelementa katodu, kura elektrona izejas darbs ir 2 eV, krīt starojums. Starojuma izsistos elektronus, kuriem ir maksimālā kinētiskā enerģija, var nobremzēt ar 1,5 V spriegumu. B. Noteikt uz katodu krītošā starojuma viļņu garumu λ un frekvenci ν. W =hν = 3,2 ∙ 10-19 J e = 1,6∙10-19 J ν = 5,6∙10-19 6,63 ∙ 10-34 = W = 5,6∙10-19 J W ν = h 8,4∙1014 Hz= c λ = ν λ = 3∙108 8,4 ∙ 1014 = 3,57∙10-7 m=
  22. 22. P.Puķītis. Fizika 12. klasei. 108. lpp. Uz fotoelementa katodu, kura elektrona izejas darbs ir 2 eV, krīt starojums. Starojuma izsistos elektronus, kuriem ir maksimālā kinētiskā enerģija, var nobremzēt ar 1,5 V spriegumu. C. Noteikt uz katodu krītošā starojuma veidu. λ = 3,57∙10-7 m Ultravioletais starojums
  23. 23. P.Puķītis. Fizika 12. klasei. 108. lpp. A = 2 eV = λ0 = ? Uz fotoelementa katodu, kura elektrona izejas darbs ir 2 eV, krīt starojums. Starojuma izsistos elektronus, kuriem ir maksimālā kinētiskā enerģija, var nobremzēt ar 1,5 V spriegumu. D. Noteikt katoda fotoefekta sarkanajai robežai atbilstošo viļņu garumu λ0. = 3,2 ∙ 10-19 J hc λ0= A 6,2∙10-7 m= λ0 = 6,6∙10-34 ∙ 3∙108 3,2 ∙ 10-19 =
  24. 24. P.Puķītis. Fizika 12. klasei. 108. lpp. Uz fotoelementa katodu, kura elektrona izejas darbs ir 2 eV, krīt starojums. Starojuma izsistos elektronus, kuriem ir maksimālā kinētiskā enerģija, var nobremzēt ar 1,5 V spriegumu. E. Noskaidrot, vai redzamā gaisma var izraisīt fotoefektu fotoelementa kodolā. λ0 =6,2∙10-7 m Var! = 620∙10-9 m = 620 nm
  25. 25. Emisijas spektri • Ja sakarsēta ķermeņa izstarotā (emitētā) gaisma iet caur spektrālaparātu, iegūst starojuma sadalījumu pa viļņu garumiem – emisijas spektru.
  26. 26. Ūdeņraža emisijas spektrs • Katram ierosināta atoma enerģijas līmenim atbilst noteikta izstaroto fotonu enerģija, kas atbilst konkrētai gaismai. • Cik redzamās gaismas diapazonos tiek izstaroti fotoni, tik līnijas redzamas emisijas spektrā. • Katram elementam ir savs raksturīgs spektrs
  27. 27. Absorbcijas spektrs • Absorbcijas spektru novēro, kad gaisma iet cauri vielai • Elementam raksturīgie gaismas fotoni tiek absorbēti, redzamas tumšas joslas uz nepārtrauktā spektra fona. • Spektrālanalīze – var noteikt, no kādiem elementiem sastāv paraugs, kāda ir vielu koncentrācija
  28. 28. Uzdevums (MG 1./112.) : uzzīmēt emisijas līnijspektram atbilstošo absorbcijas spektru.
  29. 29. Sasniedzamie rezultāti • Izskaidro atoma un atoma kodola uzbūvi. Izskaidro atoma kodola īpašības, izmantojot protonu– neitronu modeli. • Skaidro emisijas un absorbcijas spektru atšķirības, rašanās veidus un izmantošanu. • Izmantojot funkcionālās sakarības, aprēķina: fotona enerģiju, fotoefekta sarkano robežu, starojuma viļņa garumu un frekvenci. • Lieto fizikālo lielumu apzīmējumus, SI mērvienības un tās saista ar ārpussistēmas mērvienībām. Lieto skaitļa normālformu un decimālos daudzkārtņus.
  30. 30. Papildus informācijas avoti: • Video (lāzeri) : http://profizgl.lu.lv/pluginfile.php/32413/mod_resource/content/0/jharja/videofaili/abreviatura2.mp4 • https://www.fizmix.lv/fiztemas/atoms-un-atoma-kodols-10/atoma-uzbuve • http://www.dzm.lu.lv/fiz/IT/F_12/default.aspx@tabid=3&id=410.html#navtop%20%20%20 • https://www.fizmix.lv/fiztemas/atoms-un-atoma-kodols-10/energijas-emisija-un-absorbcija • http://www.uzdevumi.lv/p/fizika/12-klase/atoms-un-atoma-kodols-3335 • Атомная физика https://interneturok.ru/physics/11-klass Materiāli krievu valodā:
  31. 31. JAUTĀJUMI?

×