Макаренко

План урока
Тема урока: Излучение и поглощения света. Спектры излучения и поглощения света.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Форма урока: урок - лекция
Цели урока:
1.Развивающая: способствовать
2.Образовательная:
развитию мышления, восприятия, интуиции.
содействовать
формированию
понятий
спектр,
спектр
поглощения, спектр излучения, спектральный анализ.
3.Воспитательная:
способствовать
формированию
самостоятельности,
внимательности.
Ведущая идея урока: Совокупность длин волн, которые присутствуют в
излучении любого вещества, называется спектром излучения. Совокупность длин волн,
которые поглощаются этим веществом, называется его спектром поглощения.
Этапы урока:
1. Организационный момент (1-2 мин.);
2. Проверка домашнего задания(10-15 мин.);
3. Изучение нового материала (25-30 мин.);
4. Организация домашней работы (1-2 мин.);
5. Подведение итогов урока(1-2 мин.).
Ход урока
1.Здравствуйте, присаживайтесь. Сегодня мы с вами для начала вспомним
постулаты Бора, а затем рассмотрим новую тему “Излучение и поглощения света.
Спектры излучения и поглощения света”.
2. Сформулируйте I постулат Бора (постулат стационарных состояний): электрон в
атоме может находиться только в особых стационарных (квантовых) состояниях,
каждому из которых соответствует определенная энергия. Когда электрон находится в
стационарном состоянии, атом не излучает.
Сформулируйте 2 постулат Бора (правило частот): электрон в атоме может
«скачком» переходить из одного стационарного состояния (k-го) в другое (n-е). При
этом переходе испускается или поглощается квант электромагнитного поля с частотой
определяемой разностью энергий электрона в атоме в данных состояниях:
Ekn=hνkn=Ek - En
И , н а к о н е ц , 3 постулат Бора (правило квантования орбит): стационарные
(разрешенные) электронные орбиты в атоме находятся из условия
mvrn = nћ
А сейчас давайте решим несколько теоретических задач:
1. При облучении атома водорода электроны перешли с первой стационарной
орбиты на третью, а при возвращении в исходное состояние они переходили сначала с
третьей орбиты на вторую, а затем со второй на первую. Что можно сказать об энергии
квантов, поглощенных и излученных атомом?
Энергия поглощенных квантов больше энергии излученных
2. Сколько квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если
электрон находится на третьей орбите?
3 кванта: при переходе с третьей орбиты на вторую, со второй на первую
и с третьей на первую орбиту.
З. Электрон в атоме водорода перешел с четвертого энергетического уровня на
второй. Как при этом изменилась энергия атома? Почему?
Энергия системы электрон — ядро уменьшилась
4. Чем отличается
атом,
находящийся в стационарном состоянии, от атома в
возбужденном состоянии?
Отличается расположением электронов в оболочке атома: в невозбужденном атоме электроны находятся на наименьшем расстоянии от ядра; их уровни
энергии являются минимальными.
5. Как изменилась энергия атома водорода, если электрон в атоме перешел с
первой орбиты на третью, а потом обратно?
Изменение энергии равно нулю
6. На какие стационарные орбиты переходят электроны в атоме водорода при
испускании видимых лучей? ультрафиолетовых лучей?
При испускании видимых лучей электрон в атоме водорода переходит с
третьей и более удаленных орбит на вторую. При испускании ультрафиолетовых
лучей электрон в атоме водорода переходит с любой орбиты на первую
3. А сейчас перейдем к изучению новой темы.
1. Спектральные аппараты. Ньютон, направив тонкий пучок солнечного
света на стеклянную призму, первым в истории науки наблюдал спектральное
разложение белого света. За призмой наблюдалось разложение белого света в
цветной спектр: семь основных цветов — красный, оранжевый, желтый,
зеленый, голубой, синий и фиолетовый, плавно переходили друг в друга.
Ни один из источников света не дает монохроматического сета, т. е. света
строго определенной длины волны. Та энергия, которую несет с собой свет от
источника, определенным образом распределена по волнам всех длин,
входящим в состав светового пучка. Можно также сказать, что энергия
распределена по частотам, так как между длиной волны и частотой
существует простая связь.
Для получения и исследования спектров используют спектральные
аппараты.
Наиболее
простые
спектральные
приборы
—
призма
и
дифракционная решетка. Более точные — спектроскоп и спектрограф.
Спектроскопом
называется
прибор,
с
помощью
которого
визуально
исследуется спектральный состав света, испускаемого некоторым источником.
Если регистрация спектра происходит на фотопластинке, то прибор
называется спектрографом.
На рисунке 132, б стр.121 приведена схема устройства спектроскопа, в котором для
спектрального разложения применена призма. Для разложения света в спектр в спектральных аппаратах можно использовать дифракционную решетку.
Узкая щель Щ освещаемая источником света, находится в фокусе линзы Л1. Свет,
пройдя через линзу Л1, распространяется до призмы (или решетки) параллельным
пучком. В призме (или решетке) единый световой пучок разлагается на несколько
цветных параллельных пучков (на рис. 132 показано только три таких пучка). Линза
Л2, дает цветные изображения щели Щ (спектр) в своей фокальной плоскости.
Спектры бывают 2
видов:
спектры
излучения и
спектры
поглощения.
Совокупность длин волн, которые присутствуют в излучении любого вещества,
называется спектром излучения. Совокупность длин волн, которые поглощаются
этим веществом, называется его спектром поглощения.
2. Спектры излучения. Спектральный состав излучения у различных
веществ имеет весьма разнообразный характер. Однако все спектры можно
разделить на три типа: а) сплошной (непрерывный) спектр; б) линейчатый
(атомный) спектр; в) полосатый (молекулярный) спектр.
Накаленные твердые и жидкие тела и газы (при большом давлении)
испускают свет, разложение которого дает сплошной спектр, в котором
спектральные цвета непрерывно переходят один в другой.
Характер
непрерывного
спектра
и
сам
факт
его
существования
определяются не только свойствами отдельных излучающих атомов, но и в
сильной степени зависят от взаимодействия атомов друг с другом.
Сплошные спектры одинаковы для разных веществ, и поэтому их нельзя
использовать для определения состава вещества. Откройте учебник на
странице 176. Там изображен сплошной спектр.
Возбужденные атомы разреженных газов или паров испускают свет,
разложение которого дает линейчатый спектр, состоящий из отдельных
цветных линий. Каждый химический элемент имеет характерный для него
линейчатый спектр. Атомы таких веществ не взаимодействуют друг с другом
и излучают свет только определенных длин волн.
Изолированные атомы данного химического элемента излучают строго
определенные длины волн. Это позволяет по спектральным линиям судить о
химическом составе источника света. Откройте учебник на странице 176. Там
изображен линейчатый спектр.
Спектр молекулы состоит из большого числа отдельных
линий,
сливающихся в полосы, четкие с одного края и размытые с другого. В
отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а
молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.
В 1860 г. немецкие ученые Г. Кирхгоф и Р. Бун зен, изучая спектры
металлов, установили :
1.каждый металл имеет свой спектр
2.спектр каждого металла строго постоянен
3.введение в пламя горелки любой соли одного и того же металла всегда
приводит к появлению одинакового спектра
4.при внесении в пламя смеси солей нескольких металлов в спектре
одновременно
появляются
все
их
линии;
5.яркость спектральных линий зависит от концентрации элемента в данном
веществе.
Откройте учебник на странице 176. Там изображен полосатый спектр.
3. Спектры поглощения. Если белый свет от источника, дающего сплошной спектр,
пропускается через пары исследуемого вещества и затем разлагается в спектр, то на фоне
сплошного спектра наблюдаются темные липни поглощения в тех же самых местах, где
находились бы линии спектра испускания паров исследуемого элемента. Такие спектры
получили название атомных спектров поглощения.
Все вещества, атомы которых находятся в возбужденном состоянии, излучают
световые волны, энергия которых определенным образом распределена по длинам волн.
Поглощение света веществом также зависит от длины волны. Так, красное стекло
пропускает волны, соответствующие красному свету, в поглощает все остальные.
В середине 19-го века немецкий ученый Густав Кирхгоф заметил, что
положение двух близко расположенных темных линий в солнечном спектре
подозрительно точно совпадает с положением уже знакомых нам ярких желтых линий в
спектре паров натрия. И он предположил, что темные линии в солнечном спектре — это
результат поглощения солнечного света парами натрия, находящимися во внешней
атмосфере Солнца.
Дальнейшие опыты, проведенные с другими веществами, показали, что
Атомы поглощают излучение лишь тех длин волн, которые они могут испускать
при данной температуре.
Откройте учебник на странице 176.
4.Спектральный анализ. Спектр излучения (или поглощения) атома подобен
«отпечаткам
пальцев»:
каждый
химический
элемент
характеризуется
своим
уникальным спектром.
Спектральным анализом называют метод изучения химического состава
вещества, основанный на исследовании его спектров.
Схема проведения спектрального анализа (рис. 132, а). а) Вещество, состав
которого надо определить, приводится в состояние, при котором оно станет излучать
свет. Для этого вещество, обычно находящееся в твердом состоянии, путем сильного
нагревания переводят в газообразное состояние,
электрический ток. б)
Свет,
испускаемый
а через газы пропускают
атомами газа,
направляется в
спектральный прибор.
в) Сравнивая полученный спектр с эталонным, определяют состав исследуемого
вещества.
Линейчатые спектры играют особо важную роль, потому что их структура
прямо связана со строением атома. Ведь эти спектры создаются атомами, не
испытывающими внешних и воздействий. Поэтому, знакомясь с линейчатыми
спектрами, мы тем самым делаем первый шаг к изучению строения атомов.
Наблюдая эти спектры, ученые получили возможность «заглянуть» внутрь атома.
С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в
составе сложного вещества, если даже его масса не превышает 10
-10
г. Линии,
присущие данному элементу, позволяют качественно судить о его наличии. Яркость
линий дает возможность (при соблюдении стандартных условий возбуждения)
количественно судить о наличии того или иного элемента,
Спектральный анализ можно проводить и по спектрам поглощения. Именно линии
поглощения в спектре Солнца и звезд позволяют исследовать химический состав
этих небесных тел.
В
астрофизике
характеристики
по
спектрам
объектов:
можно
температуру,
определить
давление,
многие
физические
скорость
движения,
магнитную индукцию и др.
Основные направления применения спектрального анализа таковы:
1) физико-химические исследования;
2) машиностроение, металлургия;
3) атомная индустрия;
4)астрономия, астрофизика ;
5) криминалистика.
4. Запишите домашнее задание. Конспект, упр. 4 № 1, 2, 3.
5. Всем спасибо. Урок окончен.
Записи в тетрадях учеников подчеркнуты.
Д/з
Записи учителя на доске.
конспект,
Излучение и поглощения света. Спектры
упр. 4 № 1, 2, 3.
излучения и поглощения света.
Спектр
излучения
поглощения
сплошной линейчатый полосатый
Ekn=hνkn=Ek - En
mvrn = nћ