Урок "Спектри випромінювання атомів і молекул"

11 клас  

Тема уроку:  Випромінювання та поглинання світла атомом. Неперервний і лінійчатий спектри. Спектральний аналіз.

Мета уроку: навчальна – Продовжити формування уявлень при випромінювання і поглинання світла атомом. Формувати поняття спектра, ознайомити учнів з його утворенням; продовжити формування в учнів уявлення про співвідношення теорії і експерименту в розвитку фізичних теорій.

  розвивальна –формувати в учнів вміння користуватися науково-популярною літературою та виявлення творчих здібностей при розв’язуванні вправ;

виховна – виховати трудолюбивість, точність і чіткість при відповідях  і розв’язуванні завдань та навчити дітей  «бачити» фізику навколо себе.

Формування ключових компетентностей:

• Математична грамотність.
• Компетентності в природничих науках і технологіях.
• Уміння навчатися впродовж життя.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу

Обладнання: комп’ютер, проектор, спектроскоп.

Хід уроку

І. Організаційна частина

ІІ. Актуалізація опорних знань

1. Яку будову має атом?
2. Хто подолав протиріччя планетарної моделі атома?
3. І постулат Бора.
4. ІІ постулат Бора.
5. Коли атом перебуває у збудженому стані?
6. Як атом переходить зі збудженого стану в основний стан?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Лінійчасті спектри випромінювання газів

Численні дослідження довели, що внаслідок нагрівання до високої температури пари будь-якої хімічної речовини випромінюють світло, вузький пучок якого призма розкладає на кілька пучків.

Лінійчасті спектри — оптичні спектри випущення й поглинання, що складаються з окремих спектральних ліній.

Лінійчастий спектр випущення будь-якого конкретного хімічного елемента не збігається зі спектром випущення інших хімічних елементів і, відповідно, є «візитною карткою» елемента.

Відбувається й зворотне явище: у випадку пропускання білого світла через пару речовини спостерігається виникнення темних ліній на тлі суцільного спектра. Темні лінії розташовані точно в тих місцях, де спостерігають лінії спектра випускання цього хімічного елемента. Такий спектр називається лінійчастим спектром поглинання.

Виходячи з постулатів Бора, можна пояснити процес поглинання і випромінювання енергії атомами. Якщо атом поглинає енергію, то при цьому він переходить у збуджений стан. Його електрон може підніматися на вищу орбіту. Якщо існують вакансії для електрона ближче до ядра, то з часом електрон займає їх, переходячи на більш низький енергетичний рівень. Енергія, яка при цьому вивільняється, випромінюється атомом у вигляді кванта світла.

Якщо світло випромінюють розріджені гази, то атоми газу знаходяться так далеко один від одного, що не чинять ніякого впливу на випромінювання сусідніх атомів, і у спектрі такого джерела будуть спостерігатись лише певні лінії. Так виникають лінійчасті спектри.

2.           Молекулярні спектри випромінювання (смугасті спектри)

Спектр молекули складається з великої кількості окремих ліній, що зливаються в смуги, чіткі з одного краю й розмиті з іншого. На відміну від лінійчастих спектрів, смугасті спектри створюють не атоми, а молекули, не зв’язані або слабко зв’язані одна з одною. Серії дуже близьких ліній групуються на окремих ділянках спектра й заповнюють цілі смуги.

3. Суцільний спектр.

Якщо світло випромінюють тверді тіла, рідини чи дуже сильно стиснені гази, то на випромінювання кожного з атомів суттєво впливають сусідні атоми. Унаслідок цього можна спостерігати розмивання ліній в спектрі випромінювання і плавний перехід від одного кольору до іншого. Так виглядає суцільний спектр.

4. Спектральний аналіз.

Лінійчастий спектр кожного хімічного елемента є індивідуальним. Цю властивість використовують для спектрального аналізу сполук, оскільки кожний атом цього елемента в його складі випромінює свої лінії, які не зливаються з лініями інших елементів. Цю речовину обов'язково потрібно перевести в газоподібний стан і дуже нагріти, щоб вона світилась. Прилади, які використовують для спектрального аналізу, називають спектрографами.

Спектральний аналіз має низку переваг і є одним із найбільш чутливих методів дослідження речовин:

· сама речовина не потрібна, потрібне лише випромінювання від неї.

· для проведення досліду потребує дуже мало часу;

· для досліду потрібна дуже мала маса речовини.

ІV. Закріплення вивченого

1). Якісні питання

1.           Чим відрізняється атом, що перебуває в стаціонарному стані, від атома в збудженому стані?
2.           Електрон в атомі Гідрогену перейшов із четвертого енергетичного рівня на другий. Як при цьому змінилася енергія атома? Чому?

2). Навчаємося розв'язувати задачі

1.           Визначте, який з переходів (див. рисунок а) відповідає:

а) випромінюванню з найбільшою довжиною хвилі?

б) поглинанню з найбільшою частотою?

2.           На рисунку б показані три енергетичних рівні атома. Під час переходу з рівня А на рівень Б виникає інфрачервоне випромінювання довжиною хвилі 1,2 мкм; під час переходу з рівня Б на рівень В — світло довжиною хвилі 600 нм. Визначте довжину хвилі випромінювання, що виникає в разі переходу атома з рівня А на рівень В.

V. Підсумок уроку.

1. Побудуйте схему енергетичних рівнів атома водню і поясніть механізм утворення спектральних ліній.

2. У якому випадку атом випромінює квант електромагнітної енергії, а в якому поглинає її?

3. За якою формулою визначають частоту поглинання світла ?

4. Що називають спектром випромінювання ?

5. Які види спектрів випромінювання ви знаєте ? У яких співвідношеннях знаходяться речовини, що випромінюють ці спектри ?

6. Що називають спектром поглинання ? Зобразіть схему досліду з проходження світла через пари натрію і тригранну призму. Який результат цього досліду і про що він свідчить?

7. Що називають спектральним аналізом ? На чому він грунтується ?

   VІ. Домашнє завдання:  опрацювати § 51;.

     Виконати впр. 37 (3).