Jak powstaje widmo wodoru

Paweł Baranowski Fizyka – klasa 4
lekcja 6
temat:
Jak powstaje widmo wodoru
Po co się tego uczymy?
Żeby prześledzić historię powstania modelu i zastanowić się na ile nauka bazuje na
prawdzie a na ile przedmiotem jej zainteresowań są błyskotliwe domniemania.
Na jakie pytania powinieneś znać odpowiedź po tej lekcji?
Czy elektron może znajdować się w dowolnej odległości od jądra?
Nie – najniższa możliwa orbita ma promień r (poziom podstawowy), a
pozostałe dopuszczalne promienie są większe (poziomy
wzbudzone).
Co to jest stan podstawowy?
To stan, w którym elektron porusza się po najmniejszej możliwej
orbicie,
Z jakiego wzoru można obliczyć energię elektronu w teorii Bohra?
Elektron ma na orbicie o numerze n energię równą En = - Eo/n2
gdzie Eo = 13,6 eV (jest to wartość bezwzględna energii w stanie
podstawowym (tj, na pierwszej orbicie)
Jaką energię posiada elektron całkowicie oderwany od jądra?
zerową
Jaką energię trzeba dostarczyć, aby całkowicie oderwać elektron od jądra?
13,6 eV..
Jaki znak ma energia elektronu na pierwszej orbicie?
Ujemny
Jaka jest energia na wyższych orbitach?
Większa, ale zawsze ujemna.
Jakie wartości
energii
odpowiadają
kolejnym
dozwolonym
orbitom?
Jakie fotony emituje elektron?
Elektron emituje foton przy przejściu z wyższej orbity na niższą. Jeśli na
przykład przechodzi z orbity m na n, to emituje foton energii:
hf = En – Em = -E0 (1/n2 – 1/m2) (dzielimy obie strony przez h)
f = -E0/h (1/n2 – 1/m2) = E0/h (1/m2 – 1/n2)
jest to wzór podobny do wzoru Balmera: f = cR (1/m2 – 1/n2)
Wzory te różnią się tylko stałymi:
cR = 3*10 m/s * 1,1 *107 1/m = 3,3*1015 1/s
Eo/h = 13,6 eV/ (4,14 *10-15 eV/s) = 3,3*1015 1/s
Wynika stąd, że cR= Eo/h
8
Tj. z modelu Bohra otrzymujemy wzory odkryte przez Balmera.
Dlaczego widmo wodoru nie jest ciągłe?
Bo energia nie może zmieniać się w dowolny sposób. Tylko niektóre orbity
są dozwolone.
Na czym polegał sukces modelu Bohra
Na tym, że wyjaśnił wzór Balmera oraz sposób powstawania linii
widmowych.
Jakim przeskokom odpowiadają poszczególne linie widmowe atomu wodoru
Przykład
Jak powstają inne widma gazów?
Podobnie, ale wzory są bardziej skomplikowane.
Jak powstają widma ciał stałych?
Podobnie, ale oddziaływanie elektronów z atomami jest
tak skomplikowane, że powstaje ogromna liczba linii
widmowych, które zlewają się w widmo ciągłe.
ZADANIE DOMOWE
Oblicz energię fotonu emitowanego przy przeskoku z
orbity 5 na 2. Ile wynosi długość fali promieniowania?
Czy jest ono w zakresie widzialnym?
Jeśli masz problem ze zrozumieniem materiału – wyślij mailem [email protected]
informację – czego nie rozumiesz. Postaram się wyjaśnić to na kolejnej lekcji.
Pytania mogą dotyczyć tylko szczegółów – nie dopuszczam stwierdzeń typu
„WSZYSTKO JEST NIEZROZUMIAŁE”