Презентация на тему эрнест резерфорд. Правило квантования Бора - Зоммерфельда

Эрнест Резерфорд

Родился в Новой Зеландии. Сын фермера-скотовода. С 1895 г. работал в Кавендишской лаборатории. Был первым «заморским докторантом».

Участвовал в работах по исследованию катодных и рентгеновских лучей под руководством Дж. Дж. Томсона. Разработал «магнитный детектор электромагнитных волн».

С 1898 г. занялся исследованием радиоактивности. Установил заряд и массу частиц. Доказал (совместно с Ф. Содди), что в процессе радиоактивного распада появляется атом другого элемента. Установил закон радиоактивного распада.

В 1898 - 1907 г.г. работал в Монреале (Канада), в 1907 - 1919 г.г. - в Манчестерском университете (Великобритания). 1919 - 1937 г.г. - директор Кавендишской лаборатории.

Исследование частиц

Рассеяние -частиц пластинкой слюды

1909 г., Резерфорд, Марсден, Гейгер.

Установлено, что одна из примерно 8000 частиц рассеивается на угол, близкий к 180°.

Ганс Гейгер

Рассеяние частиц золотой фольгой

Резерфорд писал: “Это столь же невероятно, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги, а снаряд вернулся бы к вам и нанес удар.”

Рассеяние частиц золотой фольгой

Вероятность такого «разворота» -частицы намного меньше 1/8000. Она практически равна нулю.

Рассеяние частиц золотой фольгой

Единственным

правдоподобным объяснением рассеяния -частиц на большие углы было наличие массивного, хотя и очень малого положительно заряженного тела внутри атома.

В конце 1910 года Резерфорд сказал Гейгеру: «Я знаю, как

выглядит атом».

В самом начале статьи в «Phylosophical Magazine» написано: «Вопрос об устойчивости атома рассматривать пока преждевременно»

И все-таки они вертятся?

Причины, по которым планетарный атом существовать не может:

- электроны движутся по замкнутым траекториям, следовательно, они движутся с ускорением;

- заряженные частицы, движущиеся с ускорением, должны излучать ЭМВ и поэтому терять энергию, а значит, и скорость;

- в результате электрон должен упасть на ядро.

6.4. Правило

квантования Бора - Зоммерфельда.

Что общего у атома и квантов?

Нильс Бор (1885 - 1962)

1. Для того, чтобы объяснить, как может существовать планетарный атом Резерфорда, Бор выдвинул смелое предположение о том, что свойство квантования, то есть дискретного изменения присуще не только квантам света - фотонам, но имеет более глубокий смысл.

2 . Он обратил внимание на то, что постоянная Планка h имеет размерность (в системе СИ, которой тогда не было, Дж·с), совпадающую с размерностью физической величины, называемой действием .

3. Бор предположил, что все физические величины должны изменяться так, что в ходе любых процессов действие должно быть равно целому числу постоянных Планка h.

4. Основываясь на предположении о квантовании (скачкообразном изменении) действия, Бор предположил, что при движении электрона по орбите вокруг положительного заряженного ядра выполняется условие

то есть квантуется действие электрона.

Правило квантования Бора - Зоммерфельда

Согласно Планку излучение света происходит порциями – квантами, энергия

которых равна h

E h .

Изменение энергии стоячей волны, возникающей в полости вокруг абсолютно чёрного тела также равно E h h .

Стоячие волны можно рассматривать, как линейные гармонические осцилляторы. Согласно Планку, из всех возможных состояний линейного гармонического осциллятора осуществляются только такие, энергия которых

Слайд 2

• 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.

Слайд 3

• Родился в семье колесного мастера Джеймса Резерфорда и его жены учительницы Марты Томпсон. Кроме Эрнеста в семье было еще 6 сыновей и 5 дочерей.

Слайд 4

• В Новой Зеландии в 1889 он поступил в Кентерберийский колледж и к двадцати трем годам получил три степени (бакалавра гуманитарных наук, бакалавра естественных наук, магистра гуманитарных наук). На следующий год ему присудили право на обучение в Кембриждском университете в Англии, где он провел три года как студент-исследователь под руководством Дж. Дж. Томсона, одного из ведущих ученых того времени. В двадцать семь лет Резерфорд стал профессором физики в университете Макджил в Канаде. Там он работал девять лет и в 1907 году вернулся в Англию, чтобы возглавить физический факультет Манчестерского университета. В 1919 году Резерфорд вернулся в Кембридж, на этот раз как директор Кавендишской лаборатории, и оставался на этом посту до конца жизни.

Слайд 5

• Одно из первых открытий Резерфорда заключалось в том, что радиоактивное излучение урана состоит из двух различных компонентов, которые ученый назвал альфа- и бета-лучи. Позже он продемонстрировал природу каждого компонента (они состоят из быстродвижущихся частиц) и показал, что существует еще и третий компонент, который назвал гамма-лучами.

Слайд 6

• Но Резерфорд обнаружил, что некоторые альфа-частицы, проходя сквозь золотую фольгу, отклоняются очень сильно. Фактически некоторые вообще отлетают назад! Почувствовав, что за этим кроется нечто важное, ученый тщательно посчитал количество частиц, полетевших в каждом направлении. Затем путем сложного, но вполне убедительного математического анализа он показал единственный путь, которым можно было объяснить результаты экспериментов: атом золота состоял почти полностью из пустого пространства, а практически вся атомная масса была сконцентрирована в центре, в маленьком "ядре" атома!

Слайд 7

Слайд 8

• Открытие Резерфорда также привело к появлению новой ветви науки: изучение атомного ядра. В 1919 году он добился успеха при трансформировании ядер азота в ядра кислорода, обстреливая первые быстродвижущимися альфа-частицами. Это было достижение, о котором мечтали древние алхимики.

Слайд 9

• Почти до конца жизни он отличался крепким здоровьем и умер в Кембридже в 1937 г. после непродолжительной болезни. Резерфорд похоронен в Вестминстерском аббатстве неподалеку от могил Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина.

Слайд 10

• Личность Резерфорда постоянно поражала всех, кто с ним встречался. Он был крупным человеком с громким голосом, беспредельной энергией и заметным недостатком скромности. Когда коллеги отмечали сверхъестественную способность Резерфорда всегда находиться "на гребне волны" научных исследований, он сразу отвечал: "А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?" Немногие ученые стали бы возражать против этого утверждения.

Посмотреть все слайды

Ситников Арсений

Данная презентация рассказывает о жизни Резерфорда, его вкладе в научную и общественную жизнь Англии.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Жизнь в науке Исследовательский проект учащихся МОУ «СОШ № 103» 8 класса г. Саратова Ситникова Аркадия, Смирнова Егора

«Вся наука - или физика, или коллекционирование марок » Настоящая работа посвящена английскому физику, удостоенному в 1908 Нобелевской премии, основателю ядерной физики, ученому, который многое сделал для становления физической картины мира – Эрнесту Резерфорду.

Этапы жизни английского физика- Э. Резерфорда, Э. Резерфорд родился 30.08. 1871 в Новой Зеландии, в многодетной семье; Учился отлично в Кентерберийском гуманитарном колледже Новозеландского университета; 1892 году - получил степень бакалавра гуманитарных наук; 1894 году - получил степень бакалавра естественных наук; 1895 году -магистр гуманитарных наук, лучше всех сдав экзамены по математике и физике.; 1895 год – как лучший студент направлен в Англию в Кавендишскую лабораторию Кембриджа под руководство Дж.Томпсона; Библиотека в Кембридже

Этапы жизни – «отца» ядерной физики Э. Резерфорда 1897 год - профессор Мак-Гиллского университета в Монреале (Канада) 1903 год - член Лондонского королевского общества; 1907 год - Англия, университет Виктории в Манчестере; 1919 год - профессор Кембриджского университета и директор Кавендишевской лаборатории; 1921 год - профессор естественных наук в Королевском институте в Лондоне; 1930 год - председатель правительственного консультативного совета Управления научных и промышленных исследований; 19 октября 1937 скончался в Кембридже и похоронен в Вестминстерском аббатстве а Арка на входе в Кавендишскую лабораторию

Модели атомов Модель атома Томсона – «Пудинг с изюмом». Модель атома Резерфорда – планетарная В центре атома, подобно Солнцу в Солнечной системе - ядро, в котором, несмотря на его относительно малые размеры, сосредоточена вся масса атома. А вокруг него, подобно планетам, двигающимся вокруг Солнца, вращаются электроны.

Главный эксперимент Резерфорда Бомбардировка тонкой пластинки из золота α-частицами K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп 1-атом золота 2-α-частицы

Результаты опытов Резерфорда 1.большинство частиц проходит через атомы вещества. не рассеиваясь (как через "пустоту"); 2.с увеличением угла рассеяния число отклонившихся от первоначального направления частиц резко уменьшается; 3.имеются отдельные частицы, отбрасываемые атомами назад, против их первоначального движения (как мяч от стенки).

Коллеги и ученики Э.Резерфорда В своей работе и жизни Э.Резерфорд встречался со многими учеными физиками, химиками, будущими лауреатами Нобелевской премии: Джозеф Джон Томсон Петр Леонидович Капица Мария Склодовская-Кюри Генри Мозли Джеймс Чедвик Энрико Ферми

Коллеги и ученики Резерфорда Нильс Бор Отто Ган Анри Беккерель Ханс Гейгер Эрнест Марсден Георгий Антонович Гамов

Признание общества 1914 год – дворянский титул 1923 год – президент Британской ассоциации 1925 год – президент Королевского общества 1931 год – титул барона, лорд Резерфорд оф Нельсон 1931 год – титул пэра 1933 год - президент Академического совета помощи, бежавшим из Германии

Признание научных заслуг Э. Резерфорда 1904 - медаль Румфорда Лондонского королевского общества; 1908 - Нобелевская премия по химии «за проведенные им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ«; 1922 - медаль Копли Лондонского королевского общества; 1926 - британский орден «За заслуги; Член-корреспондент канадского Королевского общества, Американского физического общества, Британской ассоциации содействия прогрессу, Геттингенского королевского общества, Новозеландского философского института, Американского философского общества. Академии наук Сент-Луи, Лондонского королевского общества

Значение жизни Эрнеста Резерфорда «Резерфорд за всю жизнь не создал себе ни одного врага и не потерял ни одного друга». (Высказывание друга) «То, что я лорд Резерфорд, – больше твоя заслуга, чем моя. Твой сын Эрнест». (Из письма к матери) «Я имел дело со многими разнообразными превращениями с разными периодами, но самым быстрым из всех оказалось моё собственное превращение в один момент из физика в химика»(из речи на вручении Нобелевской премии) Все науки о Природе делятся на физику и коллекционирование марок (из выступления Э.Резерфорда)

Значение научной жизни Эрнеста Резерфорда Три стадии признания научной истины: первая - "это абсурд", вторая - "в этом что-то есть", третья - "это общеизвестно» (афоризм Э.Резерфорда) ...каждый выдающийся исследователь вносит свое имя в историю науки не только собственными открытиями, но и теми открытиями, к которым он побуждает других.(М.Планк) “ Жизнь Резерфорда представляет собой почти непрерывную цепь блестящих открытий. (Академик Ю.Б.Харитон) Ядерная физика «фактически было областью его научной деятельности» (Патрик Блэкетт)

Выводы: 1. Изучение биографии ученых – занятное дело; 2.Создать при кабинете физики видеотеку о великих ученых физиках; 3. Составить беседу-экскурсию об Э.Резерфорде, провести беседу в младших и средних классах; 4. Написать в «Школьную газету» об Э.Резерфорде в рубрике «О них пишут, говорят….»; 5. Выступить на НПК в школе на пленарном заседании. Спасибо за внимание

Список литературы и интернет ресурсов Интернет ресурсы http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%F2%EE%EC http://www.edu.delfa.net/Interest/biography/biblio.htm http://textik.ru/citations/topic/nauka / ? fiz.1september.ru›2006/21/12.htm http:// class-izika.narod.ru/9_35.htm http:// fizika.ayp.ru/9/9_1.html http://www.newreferat.com/ref-12715-1.html Литературные источники Большой энциклопедический словарь. Физика / гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. Химический энциклопедический словарь / гл. ред. И.Л. Кнунянц. - М.: Сов. энциклопедия, 1983. Ф.Федоров. «Цепная реакция идеи», изд. «Знание», М., 1975г. Т.И.Трофимова. «Курс физики», изд. «Высшая школа», М., 1999г. «Курс общей физики», Г.А.Зисман, О.М.Тодес, изд. «Эдельвейс», Киев, 1994г.

«Строение атома» - Молекулы. Анри Беккерель. Доказал, что атом имеет плотное ядро. Дж. Джозеф Томсон. Уильям Крукс. Вещество. Атомы. Эрнест Резерфорд. В 1879 году открыл катодные лучи. Число протонов в атоме равно порядковому номеру. Основные сведения о строении атомов. Заряд ядра совпадает с номером химического элемента в таблице Менделеева.

«Атом в физике» - Содержание. При переходе с орбиты на орбиту электрон излучает кванты. Постулаты Бора. Руководитель: Саркисян А.В. Второй постулат. В стационарном состоянии атом не излучает. Резерфорд известен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атома. hv= IEn- EmI. Опираясь на классические представления о движении микрочастиц, Резерфорд предложил планетарную модель атома.

«Строение ядра атома» - Обозначается - , имеет массу? 1а.е.м. и заряд равный заряду электрона. - Частицы ядро. 10 -12. Стеклянный экран, покрытый специальным веществом Радиоактивное вещество, излучающее - частицы. 2 - 4. 17. Модель атома резерфорда. Строение атома. Радиоактивное превращение атомных ядер. 16. 13 - 15.

«Атомное ядро» - Нейтрон, как теперь известно, на 0,1% тяжелее протона. Ядерные силы. Опыты Чедвика. Однако внутри стабильного ядра нейтроны связаны с протонами и самопроизвольно не распадаются. Модель ядра. Открытие строения ядра. Дж.Чедвик повторил эксперимент. 1932 г Иваненко и Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель атомного ядра.

«Применение фотоэффекта» - Применение вакуумных фотоэлементов в звуковом кино. Электронное пособие по физике. Работа выхода. История открытия и исследования фотоэффекта. Трудности волновой теории в объяснении фотоэффекта. ПРЕЗЕНТАЦИЯ