Сабақтың тақырыбы: Фотоэффект. Фотоэффектіні қолданылу. Фотон. Сабақтың мақсаты

жүктеу 65,27 Kb.

бет	22/22
Дата	20.01.2022
өлшемі	65,27 Kb.
	#33793
түрі	Сабақ

1 ... 14 15 16 17 18 19 20 21 22

stud.kz-11401

9. Үй тапсырмасы-5 минут

Бағалар
Топтар

5
4
3
2

9. Үй тапсырмасы-5 минут:

1. Оқушылардың өзіндік ізденіс жұмыстары: Фотосинтез және фотографиялық процесс

2. Есеп шығару: А.П.Рымкевичің «Физика есептерінің жинағы» № 1117, 1118, 1123, 1126

Сабақтың тақырыбы: Атомдардың сәуле шығару және сәуле жұту спектрлері. Бор пастулаттары. Сабақтың мақсаты: Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Атомдардың сәуле шығару және сәуле жұту спектрлері мен Бор пастулаттары туралы негізгі ұғымдармен таныстырып солар жайлы түсінік қалыптастыру. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу. Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау Сабақтың әдіс-тәсілдері: Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс. Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, Сабақтың барысы: І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі: 1. Сәлемдесу; 2. Оқушыларды түгендеу; 3. Сынып болмесінің тазалығын тексеру; 4. Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру (жұмыс орны, отырыстары, сыртқы түрлері); 5. Оқушылардың назарын сабаққа аудару. ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау. А) теориялық білімдерін тексеру. Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру. Б) есептерін тексеру. ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою. Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша атомдардың сәуле шығару және сәуле жұту спектрлерімен Бор пастулаттарымен танысамыз. Қандай элементтер радиоактивті элементтер дейді? Радиактивті сәулелену дегеніміз не? Атомның планетааралық моделі қандай тәжірибеге негізделген? Атом ядросының құрамы қандай? V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: Табиғаттағы процестер туралы кванттық түсініктерді одан әрі дамыта отырып, 1913 ж. Данияның ұлы физигі Нильс Бор физиктерді ойландырған өте қиын жағдайдан шығарудың жолын тапты. Бордың еңбегіне сүйенген Эйнштейн, оны "ақыл-ой саласындағы жоғары музыкалық дарын" деп бағалады. Бір-біріне дара жатқан тәжірибе деректеріне сүйене отырып, Бор данышпандық түйсіктің жәрдемімен істің мәнін дұрыс аңғарды. Бор постулаттары. Бор жүйелі атом теориясын берген жоқ. Ол жаңа теорияның негізгі қағидаларын постулаттар түрінде тұжырымдап берді. Сонымен бірге классикалық физиканың заңдарынан да ол қол үзген жоқ. Дәлірек айтқанда, жаңа постулаттар классикалық физикада рұқсат етілетін қозғалысқа кейбір шектеулер ғана қойды. Осыған қарамастан, Бор теориясының табысы айтарлықтай болып, Бордың теорияны дамытудың дұрыс жолын тапқандығы барлық ғылымдарға айқын болды. Осы жол кейіннен микробөлшектер қозғалысының тыңғылықты теориясы — кванттық механиканың шығуына себепші болды. Бордың бірінші постулатында былай делінген: атомдық жүйе тек ерекше стационар немесе кванттық күйлерде ғана болады, олардың әрқайсысына белгілі бір энергия Еn сәйкес келеді. Стационар күйде атом сәуле шығармайды. Бұл постулат қозғалыстағы электрондардың энергиясы кез келген мән қабылдайды дейтін классикалық механикаға тікелей қайшы келеді. Ол Максвеллдің электродинамикасына да қайшы келеді, себебі электрондар электромагниттік толқынды шығармай-ақ, үдемелі қозғала алатындығын айтады. Бордың екінші постулатына сәйкес, атом үлкен энергиялы Ек стационар күйден аз энергиялы Еn стационар күйге өткенде жарық шығарылады. Шығарылған фотонның энергиясы атомның стационар екі күйдегі энергияларының айырымына тең: (2) Бұдан сәуле шығару жиілігін былай өрнектеуге болады: . (3) Жарықтың жұтылу кезінде атом энергиясы аз стационар күйден энергиясы көп стационар күйге өтеді. Екінші постулат та Максвеллдің электродинамикасына қайшы, өйткені сол постулатқа сәйкес шығарылған жарықтың жиілігі электрондардың қозғалыс ерекшеліктерін сипаттамайды, тек атом энергиясының өзгерісін ғана көрсетеді. Бор өзінің постулаттарын қарапайым атомның сутегі атомының теориясын жасау үшін қолданды. Негізгі мақсат сутегі шығаратын электромагниттік толқындардың жиіліктерін табу болды. Бұл жиіліктерді, егер атом энергиясының стационар мәндерін анықтау ережесі бар болса, екінші постулат негізінде табуға болды. Бордың бұл ережені (кванттау ережесі деп аталатын) тағы да постулаттауына тура келді. Бор жасаған сутегі атомының моделі. Жарықтың жұтылуы Ньютон механикасының заңдарын және мүмкін болатын стационар күйлерді иеленетін кванттау ережесін пайдаланып, Бор электрон орбиталарының қажетті радиустары мен стационар күйлер энергиясын есептеп шығара алды. Орбитаның ең кіші радиусы атомның өлшемдерін анықтайды. 1, а, б-суреттерде стационар күйлер энергиясы (электрон-вольтпен есептелген) вертикаль осьтерге өлшеп салынған. Бордың екінші постулаты стационар күйлер энергиясының белгілі мәндері бойынша сутегі атомы шығаратын сәуленің жиілігін есептеп шығаруға мүмкіндік берді. Бор теориясы осы жиіліктердің мәндеріне арналған экспериментпен сандық тұрғыда үйлесуге келтіреді. Сутегі атомы шығаратын сәулелердің барлық жиіліктері сериялар қатарын құрады, олардың әрқайсысы атом барлық жоғары энергетикалық күйлерден (энергиясы көп күйлер) кейбір энергетикалық күйге (екінші энергетикалық деңгейге) өткенде Бальмер сериясы түзіледі. 1, а-суретте бұл ауысулар бағыттауыштармен кескінделген. Сутегі спектрінің көрінетін бөлігіндегі қызыл, жасыл және екі көк сызық (3-түсті жапсырма, V сурет) мынадай ауысуларға сәйкес келеді: , , , және . Берілген серия Швейцар мұғалімі И. Бальмер есімімен аталған, ол тіпті 1885 жылы эксперимент негізінде сутегі спектрінің көрінетін бөлігінің жиіліктерін анықтау үшін қарапайым формула тағайындады. Жарықтың жұтылуы. Жарықтың жұтылуы - сәуле шығаруға кері процесс. Атом, жарықты жұта отырып, төменгі энергетикалық күйлерден жоғарғыға өтеді. Бұл жағдайда жұтылатън жарықтың жиілігі атом жоғарғы энергетикалық күйлерден төмендегілеріне өткенде шығаратын жарықтың жиілігіндей болады. 1, б-суретте атомның бір күйден екінші күйге жарық жұта отырып өтуі бағыттауыштармен кескінделген. Екі постулат пен кванттау ережесі негізінде Бор сутегі атомының радиусын және атомның стационар күйлерінің энергиясын анықтады. Бұл атомның шығаратын және жұтатын электромагниттік толқындарының жиіліктерін есептеуге мүмкіндік берді БОР ТЕОРИЯСЫНЫҢ ҚИЫНШШЫЛЫҚТАРЫ. КВАНТТЫҚ МЕХАНИКА Бор теориясын сутегі атомына қолдану өте табысты болып, ол үшін спектрдің сандық теориясын жасау мүмкін болды. Бірақ Бордың постулаттарына сүйеніп, сутегінен кейінгі гелий атомының сандық теориясын жасау мақсатынан ештеңе шықпады. Гелий атомы және одан да күрделі атомдар үшін Бор теориясына сүйеніп, тек сапалық (бірақ аса маңызды) тұжырымдар жасауға ғана мүмкіңдік болды. Мұнда таңданарлық ештеңе жоқ. Бор теориясы сыңаржақты, оның ішкі қайшылықтары бар, бір жағынан өзіміз көргендей, сутегі атомының теориясын жасағанда кәдімгі Ньютон заңы пайдаланылса, екінші жағынан Ньютон механикасымен, Максвелл элекгродинамикасымен ешқандай байланысы жоқ кванттық постулаттар енгізіледі. Физикаға квантық түсініктерді енгізу механика мен электродинамиканы түбегейлі түрде қайта құруды талап етгі. Бұл қайта құру біздің ғасырдың екінші ширегінің басында іске асты. Кванттық механика мен кванттық электродинамика сияқты физикалық теориялар жасалды. Бордың постулаттары әбден дұрыс болып шықты. Бірақ олар постулаттар емес, осы теориялардың негізгі принциптерінің салдары болып қана қалды. Ал Бордың кванттау ережесі кез келген жерде қолданыла бермейтін болып шықты. Бор атомында электрон қозғалатын белгілі орбиталар туралы ұғым тек шартты түсінік болып табылады. Шындығында, атомдағы электрон қозғалысының планеталардың өз орбиталары бойымен қозғаласына ұқсастығы жоққа тән. Егер ең төменгі энергетикалық күйдегі сутегі атомын ұзақ ұстап, суретке түсіріп алу мүмкін болса, онда біз тығыздығы айнымалы бұлт көрген болар едік. Көбінесе элекрон ядродан белгілі бір қашықтықта жүреді. Бұл қашықтықты дөрекі түрде орбитаның радиусына ұқсатуға болады. Атомның фотосуреті Күн жүйесінің әдеттегі суретіне мүлде ұқсамайды, шамды айнала ретсіз ерсілі-қарсылы ұшқан көбелектерді суретке түсірген кезде шыққан жайылған дақты еске түсіреді. Қазіргі кезде кванттық механиканың көмегімен атомдардың электрондық қабықшаларының қасиеттері мен құрылысына қатысты барлық сұрақтарға жауап беруге болады. Бірақ сандық теория аса күрделі болғандықтан, біз оған соқпай өтеміз. Атомдардың электрондық қабықшаларының сапалық сипаттамасымен сендер химия курсында танысасыңдар. VІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру. §55 дайындық сұрақтарын талдау. VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу. К., Т., №16.24-16.27 VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §55 дайындық сұрақтары. 43-жаттығу

Бордың бірінші постулаты бойынша атомда электрондардың белгілі бір стационар орбиталары бар. Бор стационар орбиталар үшін мына шарт орындалуы тиіс деп тұжырымдады:

m_erv=nħ

мұндағы n =1,2,3, ... . Бұл шарт бойынша стационар орбиталардағы электронның импульс моменті ħ Планк тұрақтысынан бүтін еселікке үлкен дискретті мәндерге ғана ие бола алады. Сонымен бірге Бор атом ядросының өрісінде қозғалып жүрген электронға Ньютонның екінші заңы мен Кулон заңын қолдануға болады деп есептеді. (Ал оның ұсынған өрнегі классикалық физикаға қарама-қайшы екенін ескерте кетейік.)

Заряды Ze атом ядросының өрісінде бір электрон қозғалып жүрген жүйені қарастырайық. Егер Z = 1 болса, бұл сутегі атомы, ал егер Z > 1 болса, бұл сутегі тектес атом, яғни ион. Ядро тарапынан электронға kZe²/r² Кулон күші әрекет етеді, бұл күш Ньютонның екінші заңы бойынша электронның массасы мен үдеуінің көбейтіндісіне тең. Электрон дөңгелек орбитамен қозғалады, сондықтан оның центрге тартқыш үдеуі v²/r. Олай болса,

m_ev²/r=kZe²/r²

өрнегінен ν жылдамдықты тауып, өрнегіне қойсақ:

n²ħ²/m_er=kZe²,

бұдан электронның стационар орбитасының радиусы:

r_n=(ħ²/km_e)n²

Егер өрнегінде n = 1, Z = 1 болса, сутегі атомындағы электронның бірінші стационар орбитасының радиусын анықтаймыз. Оны r₀ әрпімен белгілеп, Бор радиусы деп атайды:

r₀=ħ²/km_ee²=0,529*10^-10м

Бұл мән молекулалы-кинетикалық теория бойынша есептелген сутегі атомы радиусының мәнімен сәйкес келеді.

Стационар орбитадағы электронның толық энергиясы оның кинетикалық энергиясы және ядромен әрекеттесу кезіндегі потенциалдық энергиясының қосындысынан тұрады:

E=m_ev²/2+kZe²/r.

Соңғы теңдеуді өрнегін пайдалана отырып, мынадай түрге келтіруге болады: Е_n=-kZe²/2r. Бұл өрнектегі радиустың орнына өрнегін қойсақ, атомның ішкі энергиясының мүмкін мәндерін алуға болады:

Е_n=(k²m_ee⁴/2ħ²)(Z²/n²)

Мұндағы k=1/4 ε₀ SI жүйесінде берілген. n = 1, 2, 3, ... бүтін сандары негізгі кванттық сандар деп aталады.

Сонымен, атомның энергиясы тек өрнегімен анықталатын дискретті мәндерді ғана қабылдай алады.

Сутегі атомы үшін Z = 1, ал оның энергиясының мәндері былай анықталады:

E_n=-(k²m_ee⁴/2ħ²)(1/n²).

Сызықтың шығару және жұтылу спектрлері Бор теориясында атомдардың энергиясы өрнегімен анықталатын дискретті мәндерге ғана ие бола алатынымен түсіндіріледі. Бір химиялық элементтің барлық атомдарының энергетикалық деңгейлері бірдей. Электрон бір деңгейден екінші деңгейге ауысқанда фотон сәуле шығарады. Басқа элемент атомдарының энергетикалық деңгейлерінің құрылымы басқа, сондықтан шығару және жұтылу спектрлері өзгеше болады.

Бордың екінші постулатынан сәуле шығару жиілігін анықтайық:

hν=E_n-E_m, ν=E_n/2 ħ-E_m/2 ħ.

Соңғы өрнекте ħ=n/2 екенін ескердік. Энергияның мәніне өрнегін қойсақ,

ν=k²m_ee⁴/4 ħ³(1/m²-1/n²)

аламыз. Егер

R=k²m_ee⁴/4 ħ³

деп белгілесек, өрнегі Бальмердің формуласымен сәйкес келеді. Өрнегіне кіретін шамалардың бәрі белгілі тұрақтылар, олардың мәндерін орнына қойып, R Ридберг тұрақтысын есептеп шығаруға болады. Осындай есептеулердің нәтижесі тәжірибеден алынған мәнмен бірдей болып шыққан. Жиіліктердің формуласымен есептелген мәндері де эксперименттің нәтижесімен дәл келеді.

Бор теориясы атом құрылымының теориясын жасаудағы алғашқы қадам болып табылады. Ол классикалық физика заңдылықтарын микроәлем физикасыныңқұбылыстарына қолдануға жарамайтының айқын көрсетіп берді. Бірақ алғашқы жетістіктерден соң Бор теориясы көптеген қиындықтарға кездесті. Мысалы, ол сутегінен кейінгі ең қарапайым гелий атомының теориясын жасауда толық сәтсіздікке ұшырады. Сәтсіздіктердің басты себебі теорияның ішкі логикалық қарама-қайшылығындаеді, ол жартылай классикалық, жартылай кванттық көзқарастарға сүйенді. Қазіргі кезде Бор теориясы, негізінен, тарихи қызығушылық тудырады. Бірақ бұл теория қазір де бірқатар маңызды физикалық ұғымдарды (мысалы, энергетикалық деңгейлер ұғымын) енгізуге қолданылатын ыңғайлы механикалық модель болып табылатынын есте ұстаған жөн. Сонымен, Бор теориясы кванттық механиканы құрудағы өтпелі кезең болып табылады.^[1]

Сабақтың тақырыбы: Механикадағы салыстырмалылық принципі. Салыстырмалылық теориясының постулаттары. Жарық жылдамдығының шектілігі және ақырлылығы. Сабақтың мақсаты: Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Салыстырмалылық теориясының постулаттарымен таныстырып солар жайлы түсінік қалыптастыру. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу. Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау Сабақтың әдіс-тәсілдері: Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс. Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, Сабақтың барысы: І.ДКҰйымдастыру кезеңі:Сәлемдесу; Оқушыларды түгендеу;Оқушылардың назарын сабаққа аудару. ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау. А) теориялық білімдерін тексеру. Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру. Б) есептерін тексеру. ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою. Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша Салыстырмалылық теориясының постулаттарымен танысамыз. Линза дегенді қалай түсінесің? Шашыратқыш линзаны жинағыш линзадан қалай ажыратады? Линзаның оптикалық центрі, фокусы дегеніміз не? Қандай жазықтық фокустық жазықтық деп аталады? Линзаның оптикалық күші дегеніміз не? V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: ПОСТУЛАТТАРДАН ТУЫНДАЙТЫН САЛДАРЛАР. (Физикалық теориядағы постулат математикадағы аксиоманың рөлін атқарады. Бұл логикалық тұрғыдан дәлелденбейтін негізгі қағида. Физикадағы постулат — тәжірибе деректерінің жалпылама нәтижесі.) Салыстырмалылық теориясы екі постулатқа негізделеді. Жердің эфирге қатысты қозғалысын анықтамақ болған Майкельсонның тәжірибесін және тағы басқа тәжірибелердің теріс нәтижелерін түсіндіру үшін әртүрлі гипотезалар ұсынылды. Осы гипотезалардың көмегімен ерекше санақ жүйесін іздеудегі сәтсіздікті түсіндіруге тырысты (мұндай жүйе шынында да бар болуы тиіс деп есептейді). Эйнштейн бұл мәселеге мүлде басқаша қарады: инерциялы жүйелердің арасындағы айырмашылықты анықтамақ болған барлық талпыныстардың теріс нәтижесін түсіндіру үшін түрліше гипотезалар жасаудың керегі жоқ. Тек механикалық процестер үшін ғана емес, электромагниттік процестер үшін де барлық инерциялы санақ жүйелерінің толық тең түсетін табиғаттың заңы болып табылады. Тыныштық күй мен бірқалыпты түзу сызықты қозғалыс арасында ешбір айырмашылық жоқ. Салыстырмалылық принципі - Эйнштейн теориясының басты постулаты. Оны былай тұжырымдауға болады: табиғаттың барлық процестері кез келген инерциялы санақ жүйесінде бірдей өтеді. Бұл - физика заңдары барлық инерциялы жүйелерде бірдей жазылады деген сөз. Сонымен, классикалық механикалық салыстырмалылық принципі табиғаттағы барлық процестерді, соның ішінде электромагниттік процестерді де қамтиды. Бірақ салыстырмалылық теориясы тек салыстырмалылық принципіне ғана негізделмейді. Тағы екінші постулат та бар: жарықтың вакуумдағы жылдамдығы барлық инерциялы санақ жүйесі үшін бірдей. Ол жарық көзінің жылдамдығына да, жарық сигналын қабылдағыштың жылдамдығына да тәуелді емес. Жарық жылдамдығы, сонымен ерекше орын алады. Оның үстіне салыстырмалылық теориясы постулаттарынан туындайтындай, вакуумдағы жарық жылдамдығы табиғатта өзара әсерлердің берілуінің максималь мүмкін болатын жылдамдығы болып табылады. Салыстырмалылық теориясының постулаттарын тұжырымдаймын деген шешімге келу үшін, үлкен ғылыми батылдық керек болған еді, өйткені олар кеңістік пен уақыт жөніндегі классикалық түсініктерге қарама-қайшы келді. Шынында да, бір-бірімен салыстырғанда жылдамдықпен қозғалатын К және К1 инерциялық санақ жүйелерінің координата бастары дәлме-дәл келген уақыт мезетінде қысқа мерзімді жарқыл пайда болсын делік. t уақыт ішінде жүйелер бір-бірімен салыстырғанда қашықтыққа ығысады, ал сфералық толқын бетінің радиусы ct болады (1-сурет). K және К1 жүйелері тең түседі және жарық жылдамдығы екі жүйеде де бірдей. Ендеше K жүйесімен байланысты бaқылаушының пікірінше, сфераның центрі О нүктесінде орналасады да, ал К1 жүйесімен байланысты бақылаушының пікірінше центрі O1 нүктесінде орналасады. Бірақ сфералық бір беттің О және О1 центрлері болуы мүмкін емес қой. Бұл айқын қарама-қайшылық салыстырмалылық теориясының постулаттарына негізделген пайымдаулардан шығып отыр. Шынында да, мұнда қарама-қайшылық бар. Бірақ бұл салыстырмалылық теориясының ішкі қайшылығы емес. Қозғалыс жылдамдығы үлкен болған кезде дұрыс болмайтын, кеңістік пен уақыт туралы классикалық түсініктермен қарама-қайшылықта болды. Салыстырмалылық теориясының екі постулатын есте сақтау керек. Сондай-ақ инерциялы санақ жүйесінің анықтамасын ұмытпаңдар: бұл - осы жүйеге қатысты еркін (яғни ешнәрсемен өзара әрекеттеспейтін) дене тұрақты жылдамдықпен қозғалатын жүйе. VІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру. §5.1, 5.2 дайындық сұрақтарын талдау. VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу. Есептер шығарту. VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §5.1, 5.2 Есептер шығарту.

жүктеу 65,27 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 14 15 16 17 18 19 20 21 22