Бор постулаттарын оыту дістемесі

1913 жылы Н.Бор энергияны квантталуы туралы Планкті идеясын ескере отырып, Резерфорд атомыны моделі негізінде сутек тріздес атомдара зіні теориясын жасады.

Бл атомны бірінші квантты моделі болып табылады. Осы теорияа сйкес атом рылысыны асиеттері жне спектрлері оай тсіндірілетінін оушылара айту ажет.

Борды бірінші постулаты. Атом ерекше стационар кйде ана бола алады жне рбір стационар кйге белгілі бір энергия сйкес келеді. Стационар кйде атом энергия шыармайды. Бл постулатты оушылара тсіндіру керек. Атом энергиясы квантталады, яни тек ана дискрет мндерді абылдай алады. Электрон ядроа жаын орбитада орналасанда ана атом е аз энергия мнін абылдайды. Электрон стационар орбиталарда озаланда атом энергия шыармайды. Электрон жоары орбитадан тменгі орбитаа ткенде атом энергия шыарады, керісінше тменнен жоарыа ткенде энергия жтады.

Оушылар бірінші постулатты жасы тсінген болса, екінші постулатты оай тсінеді.

Борды екінші постулаты. Бір стационар орбитадан екінші стационар орбитаа кшкенде атом бір фотон шыарады немесе жтады, фотонны энергиясы

Е_m- атом энергиясыны бастапы мні, Е_n- аыры мні. v–жтылан, шыарылан жары жиілігі, - Планк тратысы. Электрон жоары орбитадан тменгі орбитаа ткенде атомны бір фотон шыарылатынын, тменгі орбитадан жоарыа ткенде бір фотон жтылатынын оушылара тсіндіру керек. Борды екінші постулаты Планк таайындаан, Эйнштейн дамытан суле шыаруды квантты сипатын длелдейді.

Бор теориясын тсіндіру барысында мынадай сра туындайды. Борды екінші постулатын оушылара тсіндіру ажет пе?

Механикадан оушылар импульс моментін тпейді. Біраз діскерлер оны тсіндіруді ажеті жо деп есептейді. Шын мнісінде Борды екінші постулаты орбиталарды кватталу ережесін крсетеді, мнсыз стационар кйдегі энергияларды мндерін есептеуге болмайды. Сондытан да оушылара сутегі атомы жне оны спектрі тсінікті болу шін Борды екінші постулатын айту керек.

Борды екінші постулаты мектепте оушылара мынадай негізде тсіндіріледі.

Бора стационар кйдегі атомны энергиясын анытау шін, рсат етілген орбиталарды радиусын табу ажет болды. Ол шін квантталу ережесін білу керек. Бны орыту шін мынадай йарым жасалады: кез-келген физикалы шама Планк тратысына еселі болу керек.

Планк тратысыны лшем бірлігі Дж^.с, механикада мндай лшем бірлігі бар шама деп айтылады (сонда импульс моменті туралы тсінікті енгізбеуге болады). Олай болса, мынадай тедік орындалады.

немесе

т-электрон массасы, - электронны орбита бойымен озалу жылдамдыы,

r -электрон орбитасыны радиусы.

Осыдан кейін Бор постулаттары сутегі атомыны рылысын тсіндіру шін олданылады.

Сутегі атомыны стационар кйдегі энергиясыны формуласы.

Бл формуланы талдаанда энергияны бас квантты санны квадратына (п²) туелді екендігін айту керек жне энергияны теріс шама боланы электронны ядроа тартылуына сйкес екендігін айту керек. Сутегі атомыны бірінші (негізгі) дегейіне сйкес энергиясын есептеп крсету ажет.

эВ.

Сол сияты екінші, шінші, тртінші дегейлерге сйкес энергия мндері.

эВ,

эВ.

Атом энергиясы мтыланда нольге мтылады. Бл сутегі атомыны дегейлерін диаграммада крсетуге ммкіндік береді. Квантты сан п артан сайын дегейлер арасы кеми береді де, дегейлерді дискреттілігі «жойылады» да, квази здіксіздік пайда болады. Сйтіп п-ні лкен мнінде системаны кйін классикалы теориямен сипаттаанмен бірдей болады. Дегенмен, осы теория сутегі атомыны рылысы мен спектрін з дрежесінде тсіндіруге ммкіндік береді.

Лекция 15

Таырыбы: Сызыты спектрлер туралы тсіндіру. Оытуды озы дістерін атомны рылысын оытуда олдану.

Сызыты спектрлер задылытары Бор теориясына дейін белгілі боланмен, Бор теориясы арылы тсіндіру тереірек болады.

Бл таырыпты тсіндіру шін тжірибе крсетуден бастаан дрыс. Егер газ арылы электр разрядын ткізсе, онда ол жарылдайды. Оушылара сутегі толтырылан жары шыаратын лампаны спектроскоп немесе дифракциялы решетка арылы крсету керек. Сонда спектрді крінетін блігінде жары спектрлік сызытарды ызыл, кгілдір, кк, клгін тстерді креді. Неон жне гелиймен толтырылан лампалар баса да сызыты спектрлерді береді.

Осыдан кейін сызыты спектрлерді шыуын тсіндіреді. Бор теориясы трысынан араанда сутегі атомдары энергия аланнан со озады, яни валенттік электрондар негізгі (бірінші) энергетикалы дегейден одан жоарыра дегейге теді. Тжірибелер нтижесі, атомны озан кйінде кп бола алмайтынын, электрон жоары энергетикалы дегейден тменгі энергетикалы дегейге здігінен тетінін, сонда жиілігі белгілі фотон шыаратынын крсетті.

, m>n.

Сутегі атомыны спектрін оушылара былай тсіндіреді. Жоары бір энергетикалы дегейдегі электрон тек ана негізгі дегейге емес, одан да тмен дегейлерге те алады. Мысалы, тртінші энергетикалы дегейдегі электрон шіншіге, екіншіге, біріншіге немесе бірден екіншіге немесе біріншіге те алады. Осыны нтижесінде сутегі атомы р трлі белгілі жиіліктегі фотондар шыарады.

Оушылара бл таырыпты бекіту масатында мынадай тапсырма беріледі. Сутегіні озан атомы, егер электрон тртінші энергетикалы дегейде болса, р-трлі анша фотон шыаратынын есептеу керек. Сыныптаы оушыларды басым блігіні есептегіш калькуляторлары болса,

онда суле шыаруды жиілігін есептетуге бол

Алдын-ала есептеледі.

Есептеулер сутегі спектріні толын зындытары 410, 434, 484, 656 нм жасы крінетін сызытары электронны шінші, тртінші, бесінші жне алтыншы энергетикалы дегейлерден екінші энергетикалы дегейге ту нтижесінде пайда болатынын крсетеді. Оушыларда калькулятор болса, бл есептеулер Бор теориясыны эвристикалы жне сенімді длелдеулерін крсетеді.

Бл материалды тсіндіру барысында оушылара сутегі атомы спектріні крінетін блігінде суле шыаруды жиілігін швейцар малімі Бальмер мынадай задылыа баынатынын анытаан.

, m>2, .

Жоарыдаы формулаларды салыстыру n=2 боланда екеуі бір-біріне сйкес келетінін крсетеді. Олай болса, Бальмерді эмпирикалы формуласы Бор теориясымен жасы тсіндірілетінін оушылара айту керек.

Сутегі атомыны спектрінде белгілі сызытардан баса да бірнеше спектрлік сызытар сериясы бар екенін крсетуге болады. Лайман сериясы.

, m=2, 3, 4, ...

Пашен сериясы m=5, 6, 7, ...

Бл спектрлік сызытар спектрді ультраклгін жне инфраызыл блігінен табылан. Осыдан со р трлі газдарды сызыты спектрлері неліктен р трлі болатындыын тсіндіру керек. Бор теориясы р трлі атомдарды энергетикалы дегейлерін есептеуге ммкіндік бермегенмен, бл срата иондалан гелий атомдары мен екі рет иондалан литий атомдарыны, яни сутегі тектес атомдарды спектрлерін арастыру арылы тсіндіруге болады.

Егер р трлі газдарды энергетикалы дегейлері р трлі болса, онда шыарылан сулелерді жиіліктері р трлі болады.

Сондытан газ кйіндегі рбір зат атомыны здеріне тн жиіліктер жиыны болады.

Егер оушылар мны жасы тсінсе, олара спектрлік анализді тсіну иына сопайды.