0:01 [Muzyka] Mod budowy atomów podejdę do tego tak jak zwykle Trochę historycznie to znaczy Przedstawię wam jak po kolei kształtowała się świadomość lko tem zbudowana materia punkt pierws historia poglądów na budowę atomu poglądów budowę atomu Kiedy słowo atom się teraz pojawiło nauce myj to
0:49 kojarzy starożytności Kto wprowadził ten to słowo właśnie około 2 lat temu demokryt [Muzyka] PR żadny doświadczeń wtedy się nie przeprowadzał żadnych doświadczeń Po prostu rozglądając się i myśląc doszedł do wniosku że świat zbudowany jest z atomów słowo atom grecku oznacza niepodzielny No iał sobie że są to takie struktury No i ponieważ to nie było poparte żadnym doświadczeniem Ale z
1:35 drugiej strony nie było też sprzeczne z żadnym doświadczeniem to był prostu taki Pogląd filozoficzny pogląd bardzo naiwny według demokryta właściwości tych atomów odzwierciedlały właściwości makroskopowe materii czyli na przykład atomy wody były mokre i śliskie tak jak woda tak na przykład atomy ognia ostre i polcast jak się włoży rękę do płomienia to tee Aty wbijają się palców i dlatego boli taka trochę Bajkowa to jeden z wielu poglądów przeciwstawiali mu się anatomi którzy Doli do wniosku [Muzyka] że taki Pogląd filozoficzny Że natura
2:22 boi się próżni że nie może istnieć pró No bo co to jest to nic a nic niczego tak jak coś jest to jest jak czegoś nie ma to tego nie ma wic jak tego nie ma to tego nie ma więc próżni nie ma i jeśli mielibyśmy Atomy to co Miały być między tymi atomami No próżni a próżni nie ma tak więc atomy nie istnieją tak się ludzie spierali przez ponad 2000 lat co do samego faktu czy atomy istnieją czy nie istnieją i dopiero gdzieś tak na przełomie X i X wieku wielkie odkrycia z chemii steet pierwiastka
3:19 nazwiska chemi Kon pierwiastka Chemicz i że są realnym bytem noś od początku x wątpliwości co do tego że atomy naprawdę istnieją i wydawało się że są elementarnymi cegiełkami materii Odwiedź na pytanie co jest elementarną cegiełką materii wydawało się już ZN takery kudzi pierwiast
4:10 18 kiedy to nie badają tak zwane promienie katodowe aparaturze takie podob elektronu jest to data w której runął paradygmat o niepodzielności atomu okazało się że atom może coś z siebie wydzielić może z siebie wydzielić elektron więc jak elektron opuści atom No to w tym atomie pozostaje dziura po tym elektronie tak więc ten atom się musi z czegoś składać na przykład z tej reszty która pozostała po usunięciu elektronu jest to
4:57 data w której zaczęto sobie stawiać pytanie Jak zbudowany jest atom wcześniej tego pytania nie stawiano pos szano że Atom jest niepodzielny najmniejszą cząstką materii No i pierwszym takim pomysłem jak atom zbudowany tysm pomysłem był pomysł właśnie Thomsona który lansował taką teorię tak zwanego ciasta z rodzynkami macie w podręczniku taki obrazek na stronie 127 wydawało się uczonym że Atom jest taka szara masa o
5:45 ładunku dodatnim którym elektrony są Poe tak jak rodzynki jak przyłożymy na przykład Pole elektryczne no toaca frc ten sposb wyjaśnić i model ciasta Zami model Thomsona został obalony w kolejnym eksperymencie przeprowadzonym w roku 1911 przez fizyka nowozelandzkiego który pracował w Anglii nazywał się
6:34 okazji nastę działu fizyki jądrowej ją Wedy Dokładnie opisz eksperyment Ale tak zupełnie lapidarnie można sobie wyobrazić pry następują cienka folia złota cieniści poniże folie złota bombardował cząstkami Alfa cząstkami pochodzącymi ze źródła promieniotwórczego obecnie wiemy że cząst alfa są jądrami Helu wtedy nie wiedziano że istnie ją do odkrył cą
7:34 był słuszny te cząst Alfa Przechodziły przez fol złota na przykład kula karabinowa przez wę czy jakaś tam kula wystrzelony przez masło odwied to kula [Muzyka] przel le w tym samym kierunku tylko ze zmniejszoną prędkością co się okazało okazało się żeś cząstek przelatuje złota jakby nigdy nic
8:29 [Muzyka] niey a jeszcze zupełnie nieliczne jakieś takie J na kilka tysięcy tak jakby się od czegoś odbiły i wracały niże po tym samym były tutaj zwracane wstecz zup inaczej moż było przewidywać Mods że to zaczy że atomy złota są puste przelatują przez nie napotyka na żadną
9:15 przeszkodę ale jest ty atomie coś takiego czego ta cząstka może się odbić to nie może być coś lekkiego gdyby jakaś [Muzyka] odbija możę na tej podstawie stwierdził że niewielki obiekt ją prawi masę atomu i oszacował promień
10:04 atomu na mniej więcej 10 do potęgi min 10 Met natomiast jądro atomowe okazało się jeszcze mniej więcej 10000 razy mniejsze kilk tysięcy razy mniejsze promie ją szacował na 10 min 14 Met gdyby sobie tak wyobrazić model atomu wielkości tej wicej 10 Met długości toim można sobra tak jak cała sala i w środku ziarenko piasku w postaci tego jądra dookoła krążą sobie elektrony w tej warstwie jomet złota znajduje się kilka tysięcy
10:53 [Muzyka] atomów zaug że przelatuje przez złoto tak napotyka na tamują z elektronami natomiast niewielkie prawdopodobieństwo że natrafimy na to jądro jak natrafimy wprost na jądro to się cząstka odbija Natomiast jeśli się za bardzo zbliży to na skutek odpychania kowskiego między ją nastąpi odzenia tego zastąpić czymś innym kolejny model model planetarny w
11:45 przez stwierdził że elektrony krążą wokół jądra tak samo analogicznie jak Planety krążą słońca słż pody grawitacji elektrony wąż pod siły przyciągania Boskiego ma identyczną strukturę matematyczną jak prawo powszechnego ciążenia siła kwadratu odległości proporcjonalna do ładunków tak ładunki zastępują masy natomiast wzór wygląda identycznie No i wydawało się że już teraz wiemy ale
12:30 prędkoś elektronów jaka musiały być ona jestr na sekund taki musiał miliardy tryliony razy za elc kry wowa elektromagnetyczną straci całą w bardzo krótkim czasie miliardow części sekundy elektrony powin
13:15 tracić ener spadać na jądra i atomy powinne przestać istnieć czy coś takiego obserwujemy powstał i w dalszym ciągu mamy problem Jak zbudowany jest no i nachodzi 1914 jakimi danymi dysponował wy doświadczen do wiadomości że atom składa się z jądra
14:01 i z obiegających go elektronów i czym jeszcze dysponował bor bor dysponował wzorem Balmera domyślił się że widmo wodoru któ opisywałem Na poprzedniej lekcji musi mieć jakiś związek z budową atomu No i zaczął się zastanawiać co by tu jakie założenia poczynić jak tą sprawę ugryźć żeby Stosując znane prawa fizyki natomiast nikt nie wiedział czego wynika wynika i stworzył Model oparty na
14:46 takich dwóch założeniach matematycznych które były niezbędne do tego żeby cały model stworzyć punkt postulaty postulaty te są sprzeczne z X wieczną fizyką ale była to jedyna możliwość przyjęcie ich żeby opisać właśnie rzeczywistość postaci sposobu promieniowania ciał pierwszy postulat głosi że elektron nie może krążyć po dowolnej ORB elektron nie może krążyć po dowolnej
15:35 orbicie dozwolone są tylko takie orbity dozwolone są tylko takie orbity na których całkowity moment u elektronu całkowity moment pędu elektronu liczony względem jądra jądra jest
16:21 wielokrotnością zredukowanej stałej wi zredukowanej stałeś fizyczna której nie poznaliście w gimnazjum Ale teraz muszę podać cłek i ten moment ma być wą zredukowanej stałej
17:09 poprzed to Taków teoretyków stała to jest stała plka podzielona to jest około 1,5 i drugi postulat brzmi następująco kiedy elektron krąży po jednej z dozwolonych Orbiter
17:59 nie promuje energ elektron promieniuje lub pochłania energię elektron promieniuje lub pochłania energię podczas przeskoku pod przeskoku z jednej dozwolonej orbity na drugą podczas przeskoku z jednej dozwolonej orbity na drugą Czyli według Bora mamy dodatnio naładowane jądro skupimy się tutaj na
18:46 jądrze wodoru Czyli będzie to po prostu proton dodat naładowany i które nie są jakieś takie dowolne tylko pewnie ściśle określone coraz większe coraz większe na każdej z tych elektron posiada pewną ściśle określoną energię którą da się wyliczyć kolejnych numerów Powiedzmy że to jest jakaś tam orbita num
19:35 i dopóki sobie krążą nic się nie dzieje dzieje się w momencie kiedy byśmy chcieli skłonić elektron aby przeskoczył wyżej lub też kiedy będzie spadał niżej na ORB o numerze [Aplauz] energia elektronu wynosiłaby en więc jakbyśmy chcieli żeby Elektron przeskoczył z jednej robity na drą to co musimy zrobić Musimy mu dostarczyć kW Energi w postaci kwantu promieniowania tak Czyli dostarczamy elektronowi energię w postaci kwantu
20:20 promieniowania rów h ale ta energ kwu nie może być jakaś taka dowolna tylko musi być taka żeby zmian żeby energia tego elektronu zmieniła się z El do en na skutek tego zjawiska Elektron przeskakuje sobie na orbitę n i wartość tego kwantu promieniowania inaczej pamiętamy można to zapisać że to się rów k l to rów [Aplauz] zja odzi Elek El
21:08 spada wtedy emituje promieniowania znowu o takiej róż Jak wyliczyć Energi elektronu wstąpiła szkoda bo to jest mój ulubiony temat wyprowadzanie wzoru na energię elektronów wodoru bo stosuje się dużo takich fajnych wzorów zapisuje się Dam podwie programowej ma być prosto i nies skomplikowanie więc opis będzie taki bardzo lakoniczny Z czego można
21:55 skorzystać Otóż żeby wyprowadzić ten wzór na energię elektronu to trzeba sił odziaływania kowskiego porównać siłą dośrodkową zup tak jak było w grawitacji tam pew rzeczy liczyliśmy tak siła grawitacji dośrodkowej tak samo można sił kiego Przyrów do siły dośrodkowej wyliczyć na przykład prędkość elektronu można energię kinetyczną tak zastosować wzór na energię kinetyczną wzr na energię potencjalną ale w polu elektrycznym No i trzeba zastosować postulaty Bora łącząc ze sobą te pić wzorów na siłę dośrodkową oddziaływanie kulombowskie energię potencjalną w polu
22:41 grawitacyjnym energię kinetyczną postulat Bora i dokonując kilkunastu fajnych przekształceń dochodzi się do wniosku że promień takiej orbity nie może być dowolny tylko przyjmuje pewne ściśle określone wartości opisane takim uproszczonym wzorem RN rów R1 x n k to jest na promie orbity to są kolejne liczby naturalne tak numer natomiast R1 jest to promie pierwszej ORB to się nazywa promie B
23:29 i d atomu wodoru można wyliczyć on jest równy około 53 czyli 53 x 10 12 najmniejszej na której może się znajdować elektron taką [Aplauz] taki promień ma atom wodoru w stanie podstawowym jeśli skłony elektron do przeskoczenia na wyższą orbitę wtedy o takim atomie mówimy że jest w stanie wzbudzonym stanie podstawowym A może istnieć nieskończenie długo stanie
24:15 wzbudzonym krótko jeśli stanie wzbudzony spontanicznie w krótkim czasie powraca do stanu podstawowego Elektron przeskakuje zasad że kś może spaść to spadnie zawsze spada bardzo szybko na nią emitując odpowiedni k promieniowania No i zobaczcie kolejne tutaj kolejne tutaj promienie mają się do siebie jak kwadraty kolejnych liczb naturalnych 1 4 Do 16 tak więc dlatego też kolejne narysowałem takie coraz dalej ta [Muzyka] koł pobl [Muzyka]
25:02 i teraz bardzo poj wielkość fizyczna nie może przyjmować dowolnych wartości tylko ś śmy że skow skwantowana skwantowana jeśli nie może przyjmować dowolnych wartościować dowolnych wartości tylko pewne ściśle określone numerowane pewną liczbą naturalną w tym przypadku numerowane
25:48 pewną liczbą naturalną a tą liczbę która numeruje te dozwolone wartości nazywamy liczbą kwantową naturalna num dozwolone wartości nazywam liczbą kwantową tak Czyli moment pędu nie może być dowolny jest skwantowany to był postulat wyer elektronu w atomie wodoru też jest skwantowana i można ją zapisać takim uproszczonym
26:34 wzorem a x 1 PR n k gdzie a jest pewną stałą której jawna postać jest taka dosyć fajna bo tam stała plka prędkość światła przenikalność elektryczna próżni masa elektronu ładunek elementarny Jakie tam jeszcze stałe No ale to jest wszystko ukryte pod tą literką a i wartość tej stałej a okazuje się że równa 136 [Muzyka] elektron fizyce atomowej normalnie jakś sobie cheli policzyć
27:21 pracę w polu r wzór na pracę w polu elektrycznym q r u tak ładunek razy różnica potenc razy napięcie no i dla normalnych ludzi jednostką energii jest 1 to rów 1 k r 1 vol KB to jest kosmos to jest tryliony ładunków a po elektron i dla nas taką bardziej naturalną jednostką ładunku byłby jeden ładunek elementarny i dlatego też wprowadza się jednostkę 1 elektronowolt to jest je
28:06 ładunek elementarny raz 1 vol a ładunek elementarny Ile wynosi Kto pamięta no 1602 x 10 do-1 k r r 1 czyli to równa 162 tak jednostka energii stosowana w fizyce atomowe no i ta energia elektronu na pierwszej orbicie w stanie podstawowym wynosi 13,6 elektron jest ona ujemna dlaczego jest ujemna ponieważ elektron znajduje się atomie w stanie
28:54 związanym żeby wydostać elektron takie z plusem potrzeb do tego żeby wyrwać elektron atomu czyli zjonizować eneria jonizacji jak dostarczymy mniej może sobie przeskoczyć na jakąś wyższą orbitę na będzie większe tutaj mamy większy mian tych kolejnych orbitach coraz to dalszych ta energia jest większa i zbliża się do zera gdy n zmierza do nieskończoności wyrwany elektron n rów
29:39 nieskończoność energia jest równa 0 No i teraz co się dzieje kiedy elektron spada z jakieś tam orbity nj na El więc kolejny punkt możecie sobie zapisać wyprowadzenie wzoru tyle wad końcówka tego prawdziwego wyprowadzenia więc kiedy Elektron przeskakuje z orbity na to emituje kwant promieniowania del rów HC PR lambda to się rów [Aplauz]
30:31 naer wynosi tyle na ta energia będzie wynosiła ile No a r 1 l k tak mamy tutaj minus tutaj minus czyli sobie możemy napisać tak że to rów l k [Aplauz] minusem 1 k teraz możemy sobie stronami to podzielić przez HC i dostajemy 1 LDA rów a HC 1 l k 1 k a wielkość
31:21 stała stała plka światła wielkość stała Il wielkości stałych jest wielkością stałą mogę to sobie oznaczyć literką i nazwać że to jest stała i dostajemy rów [Muzyka]
32:06 skane to są konkretne linie konkretnych długościach dlaczego ponieważ powstają pod przeskoku elektron między orbitami g energie też nie są dowolne na orbicie z której spadamy elektron spada jest jaka ściśle określona ta na którą spada jest jaka ściśle określona różnica tej energii jest ściśle określone to się przekłada na ściśle określone długości fal zwróćcie uwagę na rzecz taką że literka L tutaj numeruje nam te orbity docelowe te na które elektron spada n numeruje nam orbity z których elektron
32:53 spada tak l pamiętamy był to numer serii widmowej n to SP wysyłają ky należące do serii jakiejś nie pamiętacie jak spadamy na pierwszą jaka seria [Muzyka] ską w w
33:38 w pytanie filozofic Skąd się wzięły po założenia dozor tak nie daje na to odpowiedzi założenia były sztuczne żeby prawidłowo spojrzeć na budow trze pójść o wiele dalej okazało się że elektrony to nie są takie kuleczki nanizane na jakieś nki tak dokładnie po tylko są to falowy [Muzyka]
34:28 okazało się że strumieniem cząstek okazuje się że wszelka materia która się porusza jest jednocześnie strumieniem cząstek jest falą i taki poruszający się elektron jest również falą ma właściwości falowe jeśli zastosujemy właściwą matematykę matematykę współczesnej Mechaniki kwantowej zastosujemy równania falowe do ruchów elektronu się oka Taki elektron który krąży sobie po jakieś orbicie mo Natural założenie bezpośrednio wynika drzy post założenia żey mają postać
35:15 niezmienny naprawdę współczesny pogląd całkowicie inny [Muzyka] prawidłowe wyniki jeśli chodzi o długości natomiast nie odpowiada na sz innych pytań dopiero później latach wieku sformułowali prawidłowe równania które opisują macie jakieś m
36:02 [Muzyka]
