litceysel.ru
добавить свой файл
1
Камзеева Елена Евгеньевна


ГОУ СОШ №987 г.Москва

Урок №2.

Тема урока: Испускание и поглощение света атомами. Спектры.

Тип урока: комбинированный урок

Задачи урока:


  • Познакомить учащихся со спектрами излучения и поглощения, на основе представлений учащихся о строении атома объяснить существование линейчатых спектров, рассмотреть механизмы возбуждения атомов, виды спектров.

  • На примере истории развития научных представлений о строении атома формировать у учащихся научное мировоззрение, умение выделять и описывать физические явления, строить гипотезы.

  • Формировать умение коллективно работать, давать само и взаимооценку.


Демонстрации и материалы к уроку:

    • Видеофрагмент учебного фильма «Операция «Гелий», (киновидеостудия «Кварт») по истории открытия спектрального анализа

    • Презентация с помощью мультимедийного проектора компьютерных анимаций, рисунков, таблиц, формул, составленная с использованием электронных продуктов издательств «Кирилл и Мефодий», «1С», «ФИЗИКОН», а также Интернет-ресурсов и учебной литературы

    • Демонстрация различных источников света (лампа накаливания, лампа дневного света, экран телевизора, светящиеся краски)



План урока.



Этап урока

Приемы и методы

Время, мин

1

Постановка задачи урока

Видеофрагмент по истории открытия спектрального анализа

5-7

2

Фронтальный опрос по истории развития взглядов на строение атома, проверка д.з.


Беседа учителя с учениками, работа у доски

5-7

3

Анализ диаграммы энергетических уровней на примере водорода и спектров излучения и поглощения водорода

Работа у доски, фронтальная самостоятельная работа с взаимопроверкой

10

4

Источники света. Виды спектров

Запись опорного конспекта, пояснение учителя, демонстрация линейчатых, полосатых, сплошных спектров, компьютерные анимации способов возбуждения атома

10

5

Подведение итогов и д/з




1-3


Ход урока.

  1. Урок начинается с просмотра видеофрагмента по истории открытия спектрального анализа. Учитель обращает внимание учащихся на тот факт, что еще в 1859 году немецкие физик Густав Кирхгоф и химик Роберт Бунзен экспериментально установили правило о том, что атомы определенного сорта характеризуются определенной совокупностью спектральных линий (линейчатый спектр атома неповторимо индивидуален). Это правило послужило основанием для развития спектрального анализа. С помощью спектрального анализа были открыты новые элементы (Кирхгоф и Бунзен открыли рубидий и цезий, позже были открыты таллий, индий, галлий…)

Но хотя экспериментальные данные по спектральному анализу активно накапливались, теория линейчатых спектров атомов появилась еще не скоро.

Задача урока – на основе постулатов Бора, рассмотренных нами на прошлом уроке, объяснить возникновение линейчатых спектров (слайд №1), а также рассмотреть различные виды спектров и различные источники света. Записать тему урока.


  1. В ходе беседы с учащимися учитель систематизирует знания по истории открытия сложного строения атома. Вопросы к учащимся в ходе беседы:

- что явилось первым экспериментальным доказательством сложного строения атома?

- кем и на основании каких опытов была предложена ядерная (планетарная) модель атома?

- почему ядерная модель атома в классической физике оказалась противоречивой?

- как и кем это противоречие было разрешено?

    • В 1909-1911 г.г. Резерфорд экспериментально доказал, что у атомов есть ядра, которые занимают ничтожно малую часть объема, и в которых сосредоточен весь положительный заряд и почти вся масса атома.

    • Эта модель соответствовала экспериментальным данным, но оказалась противоречивой с точки зрения классической физики: чтобы не упасть на ядро, электрон должен был двигаться вокруг ядра, но, согласно классической электродинамике, ускоренно движущийся электрон должен терять энергию на электромагнитное излучение и все-таки упасть на ядро. Так что атом Резерфорда в классической физике не мог быть устойчивым. Классическая физика не могла также объяснить линейчатые спектры излучения (в соответствии с классической электродинамикой частота излучения атома равна частоте обращения электрона на орбите и должна плавно изменяться по мере торможения электрона на орбите).
    • В 1913 году, рассуждая таким образом, что классические законы к атомной системе неприменимы, Нильс Бор сформулировал свои постулаты и провел расчет диаграммы энергетических уровней водорода. Следует отметить, что научное творчество Бора не сводится к созданию только теории атома водорода. Бор внес значительный вклад в понимание закономерностей всей квантовой теории. Дискретность уровней энергии – общее свойство всех микрообъектов (атомов, молекул, любой системы связанных между собой микрочастиц). Оно распространяется не только на атомные системы, но и на системы протонов и нейтронов, составляющих атомное ядро, на элементарные частицы, имеющие внутреннюю структуру.


  1. Опрос у доски: постулаты Бора, анализ диаграммы энергетических уровней для атома водорода (повторение понятий «основное состояние», «возбужденные состояния», определение энергии ионизации). (Слайд №2)

Одновременно второй ученик у доски записывает решение домашней задачи (Р.№1143)


Проведение фронтальной самостоятельной работы по вариантам (задания №1 и №2), взаимопроверка (слайд №3)

  1. Типы спектров. Оформление опорного конспекта в рабочую тетрадь (слайд № 4). Пояснение учителя.



Линейчатый спектр получают от атомарных газов. Спектр поглощения данного атома соответствует его спектру излучения (слайд №5 «Спектры излучения и поглощения для атомарного водорода, гелия, натрия»). Газ поглощает наиболее интенсивно свет как раз тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии.

Если атомы соединяются в молекулы, то свет испускается еще более сложной квантовой системой, состоящей из нескольких ядер и многих электронов. Энергетических уровней у такой системы значительно больше, нежели у отдельного атома, а расположены они теснее друг к другу. Линии спектров многоатомных молекул на отдельных участках практически сливаются, образуя полосатый спектр.

Жидкость, твердое тело представляют собой огромную систему атомов и молекул. Электроны в атомах взаимодействуют теперь со многими ядрами и электронами. Множество энергетических уровней сливаются в широкую полосу (сплошной спектр) или несколько полос – энергетических зон. Сплошной спектр дает лампа накаливания, Солнце и другие звезды, но об этом мы поговорим на следующем уроке.

  1. Виды излучения (оформление опорного конспекта). Демонстрация тепловых и люминесцентных источников света, компьютерные анимации «Механизмы возбуждения атома» и «Спонтанное излучение».




Источником света служат квантовые переходы атома из возбужденного состояния.

Для того чтобы получить спектр излучения, необходимо атомы перевести в возбужденное состояние. В зависимости от способа возбуждения атомов излучение делится на тепловое и люминесцентное (слайд №6):

      • Тепловое излучение возникает при неупругих столкновениях атомов, когда часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов (Солнце, лампа накаливания, пламя)

      • Электролюминесцентное излучение возникает при столкновениях быстрых электронов, ускоренных электрическим полем, с атомами газа (рекламные лампы, полярные сияния)

      • Катодолюминесценция возникает при бомбардировке атомов твердых тел электронами (электронно-лучевые трубки телевизоров)

      • Фотолюминесценция - при облучении вещества видимым светом, рентгеновским или гамма-излучением (светящиеся краски)

      • Хемилюминесценция – атомы возбуждаются при химических реакциях (светлячки, «гнилушки», глубоководные рыбы)




Давайте посмотрим компьютерную анимацию механизмов возбуждения атома и спонтанного излучения (слайды № 7, 8)

  1. Подведем итоги.

  • С какими видами источников излучения вы познакомились? Какие виды источников излучения изображены на слайдах (слайды № 9,10)?

  • Что является источником светового излучения?

  • Чем отличаются эти виды излучения?

  • Назовите типы спектров излучения.

  • Чем отличаются полосатые спектры от линейчатых?

  • Когда возникают непрерывные (сплошные) спектры излучения?

Д/з: § 59, 61.


Литература:

  1. Л.Купер «Физика для всех», ч.2, М., «Мир»,1974 г.
  2. Ю.А.Сауров, В.В.Мултановский «Квантовая физика», М., «Просвещение»,1996 г.