Модели атома

Планетарная (ядерная) Планетарная (ядерная) модель атомамодель атома

АтомАтом – микрочастица, состоящая из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. Размеры атома определяются размерами его электронной оболочки и составляют примерно 10–10 м. Масса атома определяется в основном массой его ядра и возрастает пропорционально количеству нуклонов в нем.

Эрнест Резерфорд

30 августа 1871 г. – 19 октября 1937 г.

Эрнест Резерфорд считается величайшим физиком-экспериментатором двадцатого столетия. Он является центральной фигурой в наших познаниях в области радиоактивности, а также человеком, который положил начало ядерной физике. Помимо своего огромного теоретического значения его открытия получили широкий спектр применения, включая: ядерное оружие, атомные электростанции, радиоактивные исчисления и исследования радиации. Влияние трудов Резерфорда на мир огромно. Оно продолжает расти и, похоже, еще увеличится в будущем.

Структура атомаСтруктура атома

Планетарная модельПланетарная модель – модель строения атома, предложенная английским физиком Резерфордом, согласно которой атом так же пуст, как Солнечная система. В центре атома ядро, которое заряжено положительно, и в нем сосредоточена практически вся масса атома. Ядро элемента с порядковым Z несет заряд, в Z раз превышающий элементарный, имеет размеры, в десятки тысяч раз меньшие размеров всего атома. Вокруг ядра под действием кулоновских электрических сил обращаются Z электронов, так что в целом атом нейтрален.

Модель Атома

Планетарная модель атома

ВОДОРОД

1

1,007971

ЯДРО

АТОМ

ИОН +

ИОН –

Планетарная модель атома

ЯДРО

АТОМ

ИОН +

ИОН –

УГЛЕРОД

6

42 12,0111

•В 1913 г. Нильс Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на

• 2 постулатах, несовместимых с классической физикой:

1.в каждом атоме существует несколько стационарных состояний электронов, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая энергий;

2.при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.

•Постулаты Бора объясняют устойчивость атомов.

МАКС ПЛАНКМАКС ПЛАНК• Заслуга в этом принадлежит

выдающемуся немецкому физику Максу Планку. Ему удалось решить проблему спектрального распределения света, излучаемого нагретыми телами, перед которой классическая физика оказалась бессильной.

Гипотеза Планка (1900 г.)Гипотеза Планка (1900 г.)• Атомы испускают электромагнитную

энергию от дельными порциями — квантами. • Энергия Е каждой порции прямо

пропорциональна частоте излучения:

h=6,63.10-34 Дж.с — постоянная Планка.

hE

Анимация Атом

Квантовая физикаКвантовая физика

Таким образом, М. Планк указал путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась теория теплового излучения, после чего начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой

Переход к неклассическим представлениям

Кризис в физике в конце XIX – начале ХХ века - переход от старых понятий и принципов классической физики, оказавшихся неадекватными для изучения свойств материи на атомном уровне, к новым понятиям и теориям.

Квантовая механика ввела принципы дуализма волны и частицы, неопределенности (неточности) и дополнительности, стала широко применять статистические законы и вероятностные методы исследования.

• Квантово-механическое описание микромира основывается на:

1.соотношении неопределенностей В. Гейзенберга;

2.принципе дополнительности Н. Бора.• Соотношение неопределенностей сформулировано В. Гейзенбергом. В соответствии с ним, в квантовой механике не существует состояний, в которых и местоположение, и количество движения имели бы вполне определенное значение.

• В. Гейзенберг так раскрывает содержание соотношения неопределенностей: никогда нельзя одновременно точно знать оба параметра — координату и скорость.

•Фундаментальным принципом квантовой механики является также принцип дополнительности, которому Н. Бор дал следующую формулировку:

•"Понятия частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего".

•Ни одна теория не может описать объект исчерпывающим образом, чтобы исключить возможность альтернативных подходов.

Пространство и время

18

ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

И

АЛЬБЕРТ

ЭЙНШТЕЙН

Альберт Эйнштейн (1879–1955)

Кратко об Эйнштейне

• Альберт Эйнштейн родился в 1879 году.

• В 1900 году окончил Цюрихский политехнический институт.

• В 1902 году Эйнштейн поступил на работу в патентное бюро в Берне.

• В сентябре 1905 опубликована теория относительности.

Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна (1905 г.)

Постулат 1. Принцип относительности«Движение системы отсчёта по инерции не

может быть обнаружено никакими физическими опытами внутри закрытой лаборатории,

связанной с этой системой отсчёта»

Постулат 2. Принцип постоянства скорости света

«Свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью с, не зависящей

от движения излучающего тела»

Основные выводы из специальной теории относительности Эйнштейна

(1905 г.)

1. Сокращение продольных размеров (при движении с околосветовой скоростью)

2. Замедление времени (при движении с околосветовой скоростью)

3. Запрет скоростей, больших скорости света

4. Увеличение массы (при движении с околосветовой скоростью)

Основные выводы из общей теории относительности Эйнштейна (1915 г.)

• Искривление пространства вблизи тяготеющих масс

• Замедление времени вблизи тяготеющих масс

Замедление времени

Проверка общей теории относительности. Отклонение луча звезды Солнцем

Солнечное затмение

Проверка общей теории относительности. Круговое смещение орбиты Меркурия

F1

F2

F

F Mm F

1. Материальные точки

2. Тела конечных размеров

Проверка постулата постоянства скорости света.

Сравнение излучения краёв Солнца. (1)

СССР. Бонч-Бруевич. 1956 г.

Машина времени (колайдер)

•Теория относительности показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от концентрации масс и их движения.

•Время и пространство перестали рассмат-риваться независимо друг от друга, и возник-ло представление о:

пространственно-временном четырехмерном

континууме.

Пространство и время

Путешествия во времени

•Свойства пространства и времени связаны с главными законами физики — законами сохранения:

•однородности времени — соответствует закон сохранения энергии;

•однородности пространства — закон сохранения импульса;

•изотропности пространства — закон сохранения момента импульса, или углового момента.

???

Нейтрино быстрее скорости света