Сызықтық спектрлер. Атомның ядролық үлгісі. - Физика, 11 сынып, 45 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау.  Атомның ядролық үлгісімен Резерфорд тәжірибесімен таныстырып солар туралы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. 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 Атомның ядролық үлгісімен Резерфорд тәжірибесімен танысамыз. 

1. Неліктен кванттық теория бойынша жарықтың интенсивтігі өте аз болғанда, флуктуация бақылануы тиіс?
2. Жарық табиғатына деген көзқарас қалай дамыды?
3. Жарықтың толқындық қасиеті қандай тәжірибелерде айқын байқалады?
4. Жарықтың кванттық қасиеттері қандай құбылыстарда байқалады?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: 
Сызықтық спектрлер
Егер газ жанарғысының солғын жалынына кәдімгі ас тұзының ерітіндісіне батырылған асбест кесегін ұстайтын болсақ, спектроскоп арқылы зорға байқалатын үздіксіз спектрдің үстінде жарқыраған сары сызықты көреміз (1-суреттің 2-жолағы). 

1-сурет. Шығару спектрлері: 1-тұтас; 2-натрийдің; 3-сутегінің; 4-гелийдің; Жұтылу спектрлері: 5-күннің; 6-натрийдің; 7-сутегінің; 8-гелийдің.

Бұл сары сызықты жалындағы ас тұзының молекулалары ыдырағанда пайда болатын натрий буы береді. Жаңа айтылған түсті жапсырмада сутегі мен гелийдің де спектрлері көрсетілген. Олардың әрқайсысы - жалпақ қоңырқай жолақтармен бөлінген, жарықтылығы түрліше түсті сызықтардың жолақтары. Мұндай спектрлер сызықтық спектрлер деп аталады. Сызықтық спектрлердің бар болуы - заттың тек әбден белгілі бір ұзындықтағы толқыңдар (дәлірек, белгілі өте жіңішке спектрлік интервалдарда) шығаратынының 
айғағы. Сендер 2-суреттен сызықтық спектрдегі толқын шығару интенсивтігінің спектрлік тығыздық шамасын көріп отырсыңдар. Әрбір сызықтың шекті ені бар.
Сызықтық спектрлерді газ күйіндегі атомдық (бірақ молекулалық емес) барлық заттар береді. Бұл жағдайд іс жүзінде бірімен-бірі өзара әсерлесетін атомдар жарық шығарады. Бұл - спектрлердің ең іргелі, негізгі түрі.
Дараланган атомдар қатаң белгілі ұзындықтағы толқын шығарады.
Әдетте сызықтық спектрлерді бақылау үшін жалындағы зат буларының жарқылы немесе зерттелетін газ толы түтіктегі газ разрядының жарқылы пайдаланылады.
Атомдық газдың тығыздығын арттырғанда кейбір спектрлік сызықтардың ені ұлғаяды және, ақырында, газ өте жоғары сығылған кезде атомдардың өзара әсерлесуі едәуір болып, бұл сызықтар бірін-бірі жауып, тұтас спектр түзеді.
РЕЗЕРФОРД ТӘЖІРИБЕЛЕРІ
Электрондардың массасы атомдардың массасынан бірнеше мың есе аз. Атом түгелдей алғанда бейтарап, сондықтан атомның негізгі массасы оның оң зарядталған бөлігіне келеді.
Атомның ішіндегі оң зарядтың, олай болса, массаның да таралуын зерттеу үшін 1906 ж. Резерфорд атомды a-бөлшектермен атқылауды ұсынды. Бұл бөлшектер радийдің және басқа да кейбір элементтердің ыдырауы кезінде пайда болады. Олардың массасы электронның массасынан шамамен 8000 есе көп, ал оның оң заряды модулі бойынша екі еселенген электрон зарядына тең. Бұл толық иондалған гелийдің атомы екен. a-бөлшектердің жылдамдығы өте зор: ол жарық жылдамдығының 1/15 бөлігіне тең.
Резерфорд осы бөлшектермен ауыр элементтердің атомдарын атқылады. Массасы аз электрондар a-бөлшектердің траекториясын елеулі өзгерте алмайды. Мәселен, бұл автомобильге тиелген бірнеше ондаған грамдық ұсақ тастың автомобильдің жылдамдығын елеулі өзгерте алмайтыны сияқты.
Атомның оң зарядталған бөлігі ғана a-бөлшектерді шашырата алады (қозғалыс бағытының өзгеруі). Сонымен a-бөлшектердің шашырауына қарап, атомның ішіндегі оң заряд пен массаның таралу сипатын анықтауға болады. Резерфорд тәжірибелерінің схемасы 1-суретте көрсетілген.
Радиоактивті препарат, мысалы, радий бойынша жіңішке канал жасалған, қорғасын цилиндрінің 1 ішінде қойылған. Каналдан шығарылған a-бөлшектердің шоғы зерттелетін материалдың (алтын, мыс т.б.) жұқа фольга 2 бағытталады. 

1-сурет

a-бөлшектер шашырап, күкіртті мырыш жағылған жартылай мөлдір экранға 3 түскен. Экранға түскен әрбір бөлшек экранда жарықтың жыпылықтауын (сцинтилляциясын) тұрғызады, оны микроскоп 4 арқылы бақылауға болады. Аспап ішінен ауасы сорып алынған ыдыстың ішіне орналастырылады.
Аспаптың ішінде жақсы вакуум болып, фольга болмаса, онда экранда, a-бөлшектерді жіңішке шоғы туғызған, жарық дөңгелек пайда болады. Бірақ шоқтың жолына фольга орналастырылғанда, шашырау әсерінен a-бөлшектер экранның көп жеріне жайылып таралады.
Эксперименттік қондырғыны модификациялай отырып, Резерфорд a-бөлшектердің анағұрлым үлкен бұрышқа ауытқуын бақылауға тырысты. Күтпеген жерден a-бөлшектердің біразының (шамамен екі мыңнан бірі) 90°-тан артық бұрышқа ауытқығанын байқаған. Кейін Резерфорд өзі мойындағандай, шәкірттеріне a-бөлшектердің үлкен бүрыштарға шашырауын бақылау жөніндегі экспериментті ұсынса да, оның нәтижелі болатынынына өзі де сенбепті. "Бұл менің өмірімдегі адам сенбес оқиға болды, - деді Резерфорд - бұның мүмкін еместігі сонда, егер сіз 15 дюймдік снарядпен бір жапырақ жұқа қағазды атып, ал снарядыңыз қайтып келіп өзіңізді соғатынына қалай сенбесеңіз, бұған сену де соншалықты қиын еді".
Шындығында, мұндай нәтижені Томсон моделінің негізінде болжау мүмкін емес. Оң зарядтың атомның барлық көлеміне таралуы a-бөлшекті кейін қарай тебе алатындай, жеткілікті түрде күшті электр өрісін жасай алмайды. Максималь тебу күші Кулон заңы бойынша анықталады:
                          (1)
мұндағы q_a - a -бөлшектің заряды, q - атомның оң заряды, R - оның радиусы, e₀ - электр тұрақтысы. Біркелкі зарядталған шардың электр өрісінің кернеулігі оның бетінде максималь болып, шардың центріне жақындаған сайын нөлге кемиді. Сондықтан R радиусы неғұрлым кіші болса, a-бөлшекті тебуші күш те соғұрлым үлкен болады.
VІ. ДК. Оқытылып отырған   оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§7.1, 7.2 дайындық сұрақтарын талдау.

1. Қандай тәжірибелер атом құрылымының күрделі екенін көрсетеді?
2. Сызықтық спектр дегеніміз не?
3. Сутегі спектрінде қандай сериялар бар?
4. Атомның қандай күйлерін стационар күйлер деп атайды?
5. Энергетикалық диаграмма деген не?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

1. Есептер шығарту. 

VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §7.1, 7.2 .