Ядроның массалар ақауы және байланыс энергиясы

0
318

Мазмұны
Кіріспе
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… …3
I БӨЛІМ
Электронды оқулық – қашықтан оқыту құралы ретінде
1.Электронды оқулық туралы жалпы
мағлұматтар … … … … … … … … … … … … 5
2. Электронды оқулық жүйесіне қойылатын
талаптар … … … … … … … … … … 6
3.Электронды оқулық құру құралдарының
классификациясы … … … … … … … ..7
4.Электронды оқулықтардың жұмыс істеу
режимдері … … … … … … .. … … … … .9
5.Электронды оқулық – қашықтан оқыту құралы
ретінде … … … … … … … … … 10
6.Электронды оқулықтарды қолдану арқылы сабақты ұйымдастыру түрлері…14

II БӨЛІМ
Атомдар мен молекулалар кванттық физикасының элементтері.
1-ТАРАУ
Бордың сутегі атомына арналған теориясы.
1. Томсон және Резерфорд жасаған атом
моделдері … … … … … … .. … … … … …15
2. Сутегі атомының сызықтық
спектрлері … … … … … … . … … … … … … … … … ..17
3. Бор
постулаттары … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … … ..1 8
4. Франк – Герц
тәжірибелері … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … ..19
5. Сутегі атомының Бор жасаған
спектрі … … … … … … … … … … … … … … … … .21
2-ТАРАУ
Кванттық механика негіздері .
6. Заттың толқындық қасиеттері. Луи де Бройль
формуласы … … … … … … .. … .23
7. Гейзенбергтің анықталмаушылық
қатынастары … … … … … … … … … … … … 25
8. Толқындық функция және оның статистикалық
мағынасы … … … … … … … …27
9. Шредингердің жалпыланған теңдеуі. Стационар күйге арналған Шредингердің
теңдеуі … … … … … … … … … … … … … … … … … .
… … … … … … ..28
10. Кванттық механиканың себептілік
принципі … … … … … … … … … … … … … 30
11. Еркін бөлшектің
қозғалысы … … … … … … .. … … … … … … … … … … ..
… … … .30
12. Потенциалдық шұңқырдағы бөлшек
күйі … … … … … … … … … … … … … .31
13. Бөлшектің потенциалдық тосқауылдан өтуі. Туннельдік
эффект … … … ..33
14. Кванттық механикадағы сызықтық гармониялық
осцилиятор … … … … … …35
3-ТАРАУ
Атомдар мен молекулалар физикасының қазіргі заман элементтері
15. Кванттық механикадағы сутегі
атомы … … … … … … … .. … … … … … … … … .37
16. Сутегі атомындағы электронның 1s-
күйі … … … … … … … … … … … … … … ..40
17. Электрон спині. Спиндік кванттық сан. Штерн – Герлах
тәжірибелері … … 41
18. Ұқсас бөлшектердің ажыратылмаушылығы принципі. Фермиондар мен
бозондар … … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … … … … … … ..42
19. Паули
принципі … … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … …43
20. Менделеевтің периодтық
жүйесі … … … … … … … . … … … … … … … … … … ..
.44
21. Рентген
спектрлері … … … … … … . … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … 47
22. Молекулалар: химиялық байланыстар, энергетикалық деңгейлер туралы
түсінік … … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … … … … … … … .49
23. Молекулалық спектрлер. Жарықтың комбинациялық
шашырауы … … … … 51
24. Жұтылу. Спонтанды және еріксіз сәуле
шығару … … … … … … … . … … … …53
25. Оптикалық кванттық генераторлар
(лазерлер) … … … … … … . … … … … … ..54
4-ТАРАУ
Кванттық статистика негіздері
26. Фазалық кеңістік. Үлестіру
функциясы … … … … … … .. … … … … … … … … .56
27. Бозе – Эйнштейн мен Ферми – Дирактың кванттық
статистикалары … … .57

III БӨЛІМ
Атом ядросы физикасының элементтері
1. Атом ядросының заряды, құрамы және өлшемі. Массалық және зарядтық
сандар … … … … … … … . … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … … … … … … …60
2.Ядроның массалар ақауы және байланыс энергиясы. Орнықты және орнықсыз
ядролар … … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … … … … … … ..61
3. Ядро спині және оның магниттік
моменті … … … … … … … … … … … … … … .64
4.Ядролық күштер. Ядро
моделдері … … … … … … .. … … … … … … … … … … ..
… 65
5. Радиоактивтілік. Радиоактивті сәулелену және оның
түрлері … … … … … … .67
6. Радиоактивтік ыдырау заңы. Ығысу
ережесі … … … … … … … … … … … … … .69
7.-ыдырау
заңдылықтары … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … … .70
8. -ыдырау. Нейтрино
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … .71
9. Гамма – сәулелену және оның
қасиеттері … … … … … … . … … … … … … … … .73
10.-сәулеленудің резонанстық жұтылуы. Мёссбауер
эффектісі … … … … … …76
11. Радиоактивті сәулелену мен бөлшектерді бақылау мен тіркеудің
әдістері..77
12.Ядролық реакциялар және олардың негізгі
түрлері … … … … … … … … … … .80
13. Позитрон. –Ыдырау.Электронды
қамту … … … … … … … .. … … … … … … 81
14. Нейтронның ашылуы. Нейтронның әсерімен жүретін ядролық
реакциялар … … … … … … . … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … … … … … … 83
15. Ядроның бөліну
реакциялары … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … ..85
16. Тізбектік бөліну
реакциялары … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … ..86
17. Ядролық энергетика жөнінде
түсінік … … … … … … … … … … … … … … … … .88
18. Атом ядросын синтездеу реакциялары.Термоядролық
реакциялар … … … ..89

Қорытынды
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..
… … … … … … … … .92
Қолданылған әдебиеттер
тізімі … … … … … … … . … … … … … … … … … … ..
… …94

Кіріспе

Білім берудің қазіргі заманғы жүйесі ақпараттық технология мен
компьютерлік телекоммуникацияны жиі пайдалануда. Білім беру мекемелерінің
қуатты компьютерлік техникамен жабдықталуы және Интернет желілері
бірлестігінің дамуы, әсіресе, қашықтан оқыту жүйесінің жақсы дамуына
мүмкіндік туғызады. Электрондық оқулықтар өздігінен білім алу мақсатымен
қатар, қашықтан оқытудың құрамды бөлігі ретінде қолданыла алады.
Оқытудың лекция – семинарлық формасы өз тиімділігін әлдеқашан
жоғалтқан – практикада оқу уақытының 50% босқа кететіндігі дәлелденді. Шет
ел тәжірибесін үйрене отырып, келесі маңызды жайды атап көрсетуге болады:
оқытушы ақпаратты таратушы рөлінде емес (бұл дәстүрлі қабылданғандай),
кеңесші, консультант, кейде тіпті оқушының әріптесі ролін атқарады. Бұның
кейбір жақсы жақтары бар: студенттер оқу үрдісіне белсене қатысады, өз
көзқарастарын қалыптастырады, нақты жағдайларды моделдейді.
Әдетте, қашықтан оқыту формасында электронды оқулықтар қолданылады.
Менің көзқарасым бойынша бұл оқулықтардың құндылықтары мынадай: біріншіден,
олардың тиімділігі, екіншіден, компьютерлік желілердің дамуына байланысты
қолайлылығы, үшіншіден, қазіргі заманғы ғылыми білімдердің даму деңгейіне
барабарлығы. Басқа жағынан алып қарасақ, электронды оқулықтар құру
ақпараттық материалды тұрақты жаңалау сияқты мәселелерді шешуге мүмкіндік
туғызады. Сонымен қатар оларда көптеген жаттығулар мен мысалдар бола алады,
ақпараттың әр түрі дәлірек көрнекіленеді. Электронды оқулықтардың көмегімен
білімді бақылау – компьютерлік тестлеу жүзеге асырылады. Электрондық
құралдың құрылымы оңай құрастырылып, кез келген тақырыпты бірден таңдап,
ашудың мүмкіндіктер қарастырылады.
Электрондық оқулық құрудың маңыздылығы (актуальность) мынада жатыр.
Біріншіден, соңғы кездері электрондық оқулық құру талқыланатын және
мемлекеттік деңгейде талап қойылатын тақырыпқа айналып бара жатыр. Бүгінде
білім беруде мамандар даярлауда, оның ішінде жаңа мамандықтар мен жаңа
курстар бойынша, оқу материалының жетіспеушілігінде өздігінен дайындалған
электронды оқулықтар үлкен мәнге ие.
Екіншіден, Қазақстан Республикасының жоғары оқу орындарында енгізіліп
отырған оқытудың несиелік технологиясы электрондық түрдегі курстарды және
электрондық әдістемелік құралдарды арттыруды талап етеді. Несиелік оқыту
жүйесінің шарттарына арнайы жасалған оқыту бағдарламасының үлгісі әлі жоқ,
бірақ оған деген қажеттілік жеткілікті.
Сондықтан дипломдық жұмысымның мақсаты оқытудың несиелік жүйесі
шарттарында атомдық және ядролық физика бойынша электрондық курс құру
болады. Бұндай электрондық курстар мен құралдар студенттердің өздігінен
білім алуларына және физика курсын мейлінше жатық игерулеріне көмегін
тигізеді.
Атомдық және ядролық физика бойынша электрондық курс 15 модульдерден
тұрады.
Лекциялық материал Қазақстан Республикасының Мемлекеттік стандартына
толық сәйкес келеді.
Әрбір тараудың соңындағы практикалық тапсырмалар мен тестлер өздік
жұмысқа және алған білімді игеру сапасын тексеруге арналады.

I БӨЛІМ

ЭЛЕКТРОНДЫ ОҚУЛЫҚ – ҚАШЫҚТАН ОҚЫТУДЫҢ ҚҰРАЛЫ РЕТІНДЕ

1.Электронды оқулық туралы жалпы мағлұматтар

Мектептердің әлемдік білім беру кеңістігіне ену үрдісі олардың,
сонымен қатар компьютер-ақпараттық құраушысының дұрыс орналасуын талап
етеді. ХХ ғасырдың екінші жартысы ақпараттық қоғамға өту периоды болып
шықты. Ақпарат көлемінің лавинтүрінде өсуі адам қабілетінің барлық жағынан
ақпараттық жарылу сипатына ие болды.

Ақпараттық жарылыс көптеген мәселелер, оның ішінде ең маңыздысы оқыту
мәселесін туғызды. Қол әдістері техникалық құралдарды қолданбайынша өз
мүмкіндігін жоғалтқандықтан, оқытуды автоматтандыруға байланысты сұрақтар
ерекше қызығушылық туғызды. Оқытуды автоматтандырудың ең жетістігі мол
формасы ЭЕМ қолдану болып табылады, яғни оқыту мен оқушы білімін тексеру
сұрақтарының нәтижелерін өңдеуге машина уақытының қолданылуы.
Компьютерлерді көптеп қолдану автоматтандыруға мүмкіндік береді, сол арқылы
мұғалімдердің методикалық жәрдем құруы кезіндегі қиындықтары азаяды.
Сондықтан, электронды оқулықтардың әр түрлерімен таныстыру , дегі
методикалық көмектер қатарының маңызы зор. Біріншіден, бұл автоматтандыру
берілгендерді қажетті формада құру және сақтау үрдісі ретінде болады.
Екіншіден, бұл берілгендердің шексіз практикалық көлемі бар жұмыс.Оқытуда
компьютерлік технологияларды құру оқушының жеке басының талаптарын
қанағаттандыратын жаңа генерациядағы оқу көмегін құрумен қатар жүреді.
Жаңа генерациядағы оқулықтар оқу процесінің мен қазіргі заманғы ғылыми
зерттеулердің бірлігін қамтамасыз ету үшін керек, яғни оқу процесінде жаңа
ақпараттық технологияларды қолданудың мақсаттылығы. Оқытуда компьютерлік
технологияны қолданудың нәтижелері пән маманы ақпаратты таныстыру
құралдарын қолданумен шектеліп қалмаған жағдайда ғана көрінеді.

Бүгінде физикадан компьютерлік бағдарламаларды және физиканы оқытудағы
электрондық оқулықтарды қолданудың практикалық әдістерін бағалаудың
критериялары жеткілікті өңделмеген:

1. Қолданылатын компьютерлік бағдарламаларды олардың оқытудағы
нәтижелілігі және олармен жұмыс істеудің қарапайымдылығы жөнінен талдау.
2. Физиканы оқытуда электронды оқулықтарды қолданудың методикалық
тиімді жақтарын талдау.
Электронды оқулық деген не және оның кәдімгі оқулықтан айырмасы
неде? Әдетте, электронды оқулық оқу пәннің негізгі ғылыми мазмұны көрініс
тапқан ДЭЕМ-ның магнит тасушысында орналасқан оқытатын, бақылау жасайтын,
және басқа да бағдарламалардан тұрады.ЭО көбіне мына жағдайларда тиімді:
лездік кері байланысты қамтамасыз етеді; кәдімгі оқулықтан іздеп табу
қиынға соғатын қажетті ақпаратты тез табуға көмектеседі;гипертекстік
түсініктемелерге назар аударғанда уақытты үнемдейді;қысқаша мәтінмен қатар
көрсетеді, баяндайды, моделдейді; білімді белгілі тарау бойынша тексереді.
ЭО-тың кемшілігіне кітаппен салыстырғанда оның қымбатқа түсетіндігін
жатқызуға болады.

2. Электронды оқулық жүйесіне қойылатын талаптар.

Электронды оқулықтар ортасы үшін келесі принциптерді негізге аламыз.
Зерттеуші шешетін мәселеге тәуелсіз оқытудың электрондық жүйесін адамның
эффективті функциялауы үшін бастапқы берілгендерді визуальдандыру, ағымдағы
және соңғы ақпаратты, алынған нәтижелерін бірмәнді талқылауға ыңғайлы болу
үшін кескін түрінде таныстыруды бірдей формада қамтамасыз ететін, өңдеудің
аралық нәтижелері зор мәнге ие. Интерфейстің маңызды талабы оның
интуитивтілігі болып табылады. Интерфейстің басқарушы элементтері ыңғайлы
және анық болу керектігін байқаған жөн, сонымен қатар олар негізгі
мазмұннан ауытқымауға тиіс.

Компьютер өнімдерінің нарығында жыл сайын оқыту бағдарламалары мен
электронды оқулықтар көбеюде. Сонымен қатар электронды оқулық қандай болу
керек, және оның функциялары қандай деген сұрақ толастамайды.
ЭО дәстүрлі құрастыру: оқу материалын түсіндіру, практика, тестілеу.
Қазіргі кезде оқулықтарға мынадай талаптар қойылады:
1. Таңдап алған курс бойынша құрылымды болуға және мағлұматтары толық
аяқталған болуы тиіс.
2. Мәтінмен қатар, әрбір үзінді аудио – немесе бейне (» тірі лекция
«) ұсынылуы керек. Тірі лекциялардың негізгі интерфейсі лекцияны кез-келген
жерден жылжытуға болатын жүгірту жолақтары болуғы тиіс.
3. Тірі лекцияның кейбір бөлігін мәтіндік ақпарат қайталауы мүмкін.
4. Күрделі үлгілер немесе құрылғыны таныстырушы көркемдеулерде,
көркемдік бөлек элементтерімен, курсор қозғалысымен синхронды көрінетін
немесе жоғалатын ( карталар , жоспарды , схемалар , сызбаның бұйым
құрастырулары , басқару пультының объектімен және тб.) шапшаң сыбыр сөз
болуы тиіс.
5. Мәтіндік бөлім көп санды айқасқан сілтемелермен қажетті хабар іздеу
уақыты мүмкіндік беретіндермен қысқартумен , сонымен қатар қуатты іздеу
орталығымен қосылуы тиісті. Перспективалы элемент ретінде осы пәндік
облыспен мамандандырылған сөздік қосуы мүмкін.
6. Бейнеақпар немесе анимация әдеттегі баяндауда қиын түсінілетін
бөлімдері болуы тиісті. Осы жағдайда пайдаланушыларға арналған уақыттардың
шығыны дәстүрлі оқулықпен салыстырғанда бес – он есе азырақ болады.
Ешуақытта көрменген адамға кейбір құбылыстарды сипаттау мүмкін емес (
сарқырама , от және тб). Видеоклип арқылы жылдамдатылған , баяулатылған
немесе ішінара құрастырылатын құбылыстарға демонстрация жасауға, масштабын
өзгертуге рұқсат етеді.
7. Аудиоақпарат- оқулықтың ең басты және маңызды бөлімі болып
табылады.
3. Электронды оқулық құру құралдарының классификациясы
Электронды оқулық құру құралдарын, мысалы, функцияның берілуі мен
орындалуы, техникалық талаптарды қамтамасыз ету, қолдану ерекшеліктері
сияқты көрсеткіштерді енгізетін комплекстік критерияларды қолдана отырып
топтарға бөлуге болады. Көрсетілген критерияларға сәйкес келесідегідей
классификация болуы мүмкін:
▪ дәстүрлі алгоритмдік тілдер;
▪ жалпы аспаптық құралдар
▪ мультимедиа ортасы;
▪ гипертекстік және гипермедиа орта;
Төменде аталған топтардың әр біреуінің ерекшеліктері келтірілген.
Бұдан ары техникалық база ретінде еліміздегі кең таралған мектептердегі
IBM компьютерлері алынатын болады.

Дәстүрлі алгоритмдік тілдер
Тура бағдарламалау құралдарымен жасалған, электрондық оқулықтардың
негізгі сипаттамалары:
орындау стильдерінің әр түрлілігі ( түрлі-түсті палитра , интерфейс , ЭУ
құрылым , материал беру тәсілі және т.б.); модификация және ілестірудің
қиындығы; көп уақыт шығындары және еңбек сіңіру;
аппараттық шек қоюлардың жоқ болуы , яғни ЭУ жасау мүмкіншілігі бар
техникалық базаны қолдану;

Жалпы аспаптық құралдар
Жалпы аспаптық құралдары ( ЖАҚ ) мамандыққа баға беретін
бағдарламашылармен емес пайдаланушылармен ЭО жасауы үшін арналған. ЖАҚ-ты
қолданып ЭО жобалаушыға төмендегі мүмкіншіліктерді қамсыздандырады :
-ЭУ құрылымын құруы ;
-енгізу, редакциялау және мәтін форматтау ( мәтіндік редактор );
-статикалық көрнекті бөлім дайындау ( графикалық редактор );
-динамикалық көрнекті бөлім дайындау ( дыбысты және анимациялық
үзінділер );
-басқа құралдарының қолдануымен орындалатын модульдердің қосу, іске
асырылғандардың өңдеу;
Жалпы аспаптық құралдарыының төмендегі артықшылығын атауға болады:
-Мамандандырылған бағдарламашы болмаса да ЭО жасауға болады;
-ЭО жасау уақытымен сіңірілетін еңбекті азайту;
– компьютерлерге және бағдарламалық қамтамасыз етілуге қойылатын
талаптың төменділігі;
Сонымен қатар жалпы аспаптық құралдарының ( ЖАҚ ) жетіспеушіліктері де бар:
-біріккен интерфейс емес;
-мультимедиамен және гипермедиа жүйелерімен салыстырғанда
мүмкіншіліктің аздығы;
-дистанциялық оқу бағдарламаларынын жасау мүмкіншілігі жоқ;
Елімізде кең таралған ЖАҚ-ры бар: Адонис, АосМикро, Сценарий, ТесСис,
Интегратор т.б.
Мультимедиа құралдары
Жаңа ақпараттық технологияның пайда болуына дейін, эксперттер көптеген
эксперименттер жүргізіп, материал меңгеру әдісі мен қабілеттің аралық
тәуелділігін анықтады және алған білімдер біраз уақыт өте қалпына келеді.
Егер дыбысты материал болса, адам оның ¼ көлемін еске сақтайды. Егер
материал көз алдына келтірілген болса оның 13 көлемін еске сақтайды. Ал
қиыстырылған материал болса (көру және дыбыс) еске сақтау жартысына дейін
жоғарылайды,егер адам оқу үрдісінде белсенді әрекет жасаса, оқу
материалының қонымдылығы 75% дейін артады.
Сонымен , хабардың – мәтін берудің бірнеше тәсілін, – бейнелеудің (
суреттер және фотографияның ), қозғалушы бейнелеудің ( мультипликация және
бейне ) және дыбыс ( цифрлік және MIDI)- интерактивтік өнімге біріктіруді
-мультимедиа дейді.
Аудиоинформация өзіне сөйлеу, музыканы, дыбысты күшті әсерлерді
қосады. Мұндағы негізгі сұрақ ақпарат тасушының көлемі туралы болады.
Аудио видео ақпаратпен салыстырғанда қолданылатын элементтердің маңызды
үлкен. Ең алдымен мұнда видеоқатардағы статикалық элементтер кіреді, оларды
екі топқа бөлуге болады: графика (сурет салынған бейнелеудің) және фото .
Бірінші топқа әртүрлі суреттер , ішкі көріністер , беттер , графикалық
тәртіптегі символдарды жатады. Екіншіге, фотографиялар және сканерленген
бейнелер жатады.
Видеоқатардағы динамикалық элементтер әрқашан статикалық
жүйеліліктен түзеледі (кадрлар). Мұндағылар үш түрлі элементен құралады:
қарапайым видео (секундына 24 фото), квазивидео (секундына 6-12 фото),
анимация. Видеоқатарды мультиортаға қолдану аудионы қолданғаннан қарағанда
көптеген мәселені шеше алады. Олардың ішіндегі ең маңыздысы: экранның
қабілеті және түстердің саны, сондай-ақ ақпараттың көлемі.
Мультимедиа ақпараттық қорларының басқа түрлі өнімдерден
айырмашылығымен үлкен ақпараттық көлемі болады, сондықтан осы кездегі
негізгі ақпарат тасушылар стандарт сыйымдылықтағы 650 Мбайт дискілі CD-ROM.
Басқа жетілдірілген құралдар да бар (CD-Worm, CD-Rewritaeble, DVD т.б.),
бірақ олар қымбаттау тұрады.

Гипермәтіндіктер және гипермедиа құралдары
Гипертексті – бұл мәтіндік материал беру тәсілі – сөз ерекшеленген,
бейнемен қандай болмасын мәтінде болады , айқын мәтіндік үзінділерге бау
бар болушы . Сайып келгенде , пайдаланушы мәтін беттерін ретпен ғана емес
ауыс кете алады суреттеуден қандай болмасынды сілтемеге беттерін аударады ,
өзі хабар беру процесін басқарады . Гипермедиада жүйеге үзінділер ретінде
бейнелеулерді, ал хабар мәтінді, графиканы , видеоүзінділерді, дыбысты
қолдана алады.
Гипермәтіндік технология қолдануы оқулықтарда көрсетілген талаптарды
қанағаттандырады және қолдпнуға ыңғайлы. Қажетті жағдайда сондай оқулықты
кез-келген серверде орналастырып, жеңіл түзетуге болады . Бірақ, оларға
сәттісіз әрлендіру, құрастыру, құрылым және т.т . тән болып келеді.
Осы кезде әртүрлі гипермәтіндік форматтардың жиынын бар (HTML,
DHTML, PHP.т.б).

Құралдар таңдау белгілері·
❖ аппараттық құралдарының айқын кескін үйлесімі;
❖ бағдарламалық жүйелердің сертификациялануы;
❖ қойылатын талап деңгейіндегі мамандар.

Сонымен қатар, өңделетін ЭО арналуын, қосымша модификация қажеттілігін
еске алу, жад көлеміне шек қою және тб.
Көпшілікке арналған компьютерлерде қарқынды дамыған технологияның
арқасында мультимедиа құралдарын және гипермедиа қондыру арзан тұрады.
Сонымен қатар , қуаттылық және аппараттық құралдардың тез әрекеті жоғарыда
айтылған құралдарды қолдануға рұқсат етеді.

4.Электрондық оқулықтың жұмыс істеу режимдері

ЭО негізгі үш жұмыс режимін атауға болады:
▪ тексерусіз оқыту;
▪ әрбір бөлімнің ( параграфтың ) соңында материал меңгеру
дәрежесін анықтауға мүмкіндік беретін, бірнеше сұрақтың қайсына
жауап беруге ұсыныс жасайтын тексерумен оқу;
▪ тестілік бақылау , арналған білімдерін қорытынды бақылауына
арналған бағалау ұсынады.
Қазіргі кезде оқулықтарға мынадай талаптар қойылады:
Құрылымдық, пайдаланудағы ыңғайлылық, берілген материалдың
көрнекілігі. Жоғарыдағы келтірілген талаптарды қанағаттандыру үшін
гипермәтіндік технологияны қолдану керек.
Оқулықтың электронды варианты өзіне бақылау құралыдарын сиғызады, ал
білімді тексеру оқытудағы басты мәселенің бірі болып табылады. Көп
уақыттар бойы отандық білім беру жүйесінде бақылау ауызша формада
жүргізіліп келді. Қазіргі кезде тестілеудің әртүрлі әдістері қолданылады.
Көпшілігі, тестілеу әдісі талдау, салыстыру сияқты дағдыларды
қалыптастырады деп ойламайды. Қашықтан оқыту жүйесінде жаңа
технологияларды қолдану мәселені жаңаша шешуге мүмкіндік береді. Біз
сайып келгенде оқулықтың электрондық түрін жаңа ақпараттық
технологиялардың қолдану арқылы оқу нәтижелілігін жоғарылауына сеніп
жасадық, сондай –ақ электрондық оқулық өзіндік жұмыс жасауда таптырмайтын
құрал болып табылады.
Нақтылы пәнді толық меңгеру үшін тек теорияны ғана емес, сонымен
қатар мәселені шешуде практикалық дағдалырды қалыптастыру керек екендігі
белгілі. Ол үшін зерттелетін процесс пен құбылыстың физикалық моделін
құруды үйрену керек. Бұл мақсатқа жету үшін ЭО құрамына графикалық
көркемдеуін қамтамасыз етуші моделдік бағдарламалардың тобы мен түсінудің
дәрежесін жоғарылатып қана қоймай оқушының ойлау қабілетін дамытатын
алгоритмдердің жұмысы енгізілген.

5.Электрондық оқулық – қашықтан оқудың құралы ретінде

ЭО-ты пайдаланудың бір режимі қашықтан оқыту.
Қашықтан оқыту – мамандандырылған ақпараттық білім беру ортасының
көмегімен елімізде және шет елде кең тараған ( спутниктік теледидар , радио
, компьютерлік байланыс және т.б.).қашықтан ақпаратты ауысуға негізделген
білім беру қызметінің комплексі. ҚО –дың ақпараттық білімділік жүйесі –
мәліметтерді берудің жүйелік ұйымдасқан жиынтығын білдіреді. ҚО үздіксіз
білім берудің формаларының бірі болып табылады.
Яғни қашықтан оқыту деп білім берудің кез келген түрін
түсінеміз.Қазіргі заманғы компьютерлер осы күнге дейін мәлім болған ақпарат
таратудың барлық түрлерін үлкен нәтижелілкпен жасауға мүмкіндік береді,
бізге өте маңызды болып келетін оқытудың адавтипті алгоритмін жасай алады
және материалды түсіндіру барысында ұстазды обьективті және оперативті кері
байланыспен қамтамасыз етеді, онда дәстүрліден бүгінгі ҚО-дың айырмашылығы
қыл қалам мен қағазды компьютер ғана емес, терең почта-Интернет
алмастыратындығы анық. Мультимедиалық компьютер – бұл тек жаңа
интегралданған ақпаратты тасушы ғана емес, бұл – «face to face» моделін
толығырақ және адекватты бейнелейтін құрылғы. Сонымен қатар гипермедиялық
ссылок негізінде оқытудың маңызды құраушыларының бірі болып табылатын
ақпаратты-анықтамалық жүйе тек компьютерлерде ғана іске асырылады.
ҚО-дың негізгі принциптері: оқушы мен оқытушы арасында олар
кездеспейтін интерактивтік қатынас орнату және белгілі білімді өздігінен
игеру, таңдалған курс пен берілген ақпараттық технология бағдарламасы
бойынша дағдыларын қалыптастыру.
Қашықтан оқытудың дәстүрлі оқытудан айырмашылығы бұл –
1) оқушы мен оқытушының әр жақта орналасуы;
2) оқу үрдісінде оқушы ролінің басым болуы: мақсат қойғанда, оқытудың
формасы мен темпін таңдауда;
3) арнайы қашықтан оқытуға арналған материалдарды таңдау.
Қашықтан оқытуды дамытудың басты мәселесі байланыс жасаудың
телекоммуникациялық орталығында жаңа әдістер құру болып табылады.Осы ортада
оқушылар ақпаратты тек пассивті қолданушылар ғана емес, оқу үрдісінде олар
оқытудың пәндік мазмұнын өздіктерінен түсінеді.
Оқытудың бұрынғы моделін ауыстырғанда орнына келесі қағидаларға
негізделген жаңа модел келуі керек: оқыту техноллогиясының орталғы – оқушы,
технология мақсаты – өздігінен оқу қабілетін арттыру; оқушылар оқуда
активті рол атқарады.
Осыған байланысты оқыту әдісін, іс әрекет моделін, ұстаз бен шәкірт
расындағы өзар қарым қатынасты қайта қарастыруды қажет етеді.
Қашықтан оқыту курсын табысты құру және пайдалану оқу мақсатын, оқу
ақпаратын беруде жаңа технологияның дидактикалық мүмкіндіктерін, қашықтан
оқыту технологиясына қойылатын талаптарды терең талдаудан басталуы керек.
ҚО курсының дидактикалық ерекшеліктері мынадай шарттарға негізделеді:
• зерттеу мақсатын анықтау және материалды қолдану көмегімен оқушының
интелектуалдық белсенділігін ынталандыру;
• құндылықтар мен оқушының мазалайтын ішкі себептерді дәл анықтау
жолымен жететін оқу мотивациасын күшейту;
• оқу технологиясы мен әдістерін тереңдету мен кеңіту арқылы жететін
оқу мен өздігінен оқудың дағдылары мен қабілеттерін дамыту.
Ақпарат пен мәліметтерді компьютерлік технология арқылы берудің
дидактикалық принциптерінің қатарына мыналарды жатқызуға болады:
• белсенділік принципі;
• өздігінен әрекет ету принципі;
• оқу жұмысының ұжымдық және дара формаларының қосылу принципі;
• мотивация принципі;
• теорияның практикамен байланысы принципі;
• нәтижелілік принципі.
Осы принциптермен байланысты ҚО үрдісінде қолданылатын оқыту құралы
келесі мүмкіндіктерді қамтамасыз етуі қажет:
• өзін өзі бақылауды қамтамасыз ету;
• көзбен шолатын оқу ақпаратын демонстрациялау;
• құбылыстар мен үрдістерді моделдеу;
• виртуальды шындықтар шартында зертханалық жұмыстар, эксперименттер
мен тәжірибелер өткізу;
• оптимальды шешім қабылдау дағдыларын дамыту;
• оқу үрдісіне қызығушылықты арттыру;
• мәдениет ұғымдарын қалыптастыру және т.б.
Курс мақсатын анықтаудың ерекше маңыздылығын атап көрсеткіміз келеді.
Курстың нақты жоспарын құру үшін мыналар қажет:
· оқушылар нені меңгерулері керек екендігін білдіретін негізгі
мақсаттарды анықтау; • оқушылар не істей білу керектігін анықтап алып
алға қойылған мақсаттарды нақтылау;
• мақсатқа жету жолындағы оқушылардың іс әрекеттерінің жобасын
жасау.
Қойылған мақсаттар осы курсты аяқтаған соң оқушылардан не
күтілетіндігін анықтауға көмектесетіндігіне жету өте маңызды.
Мақсаттар оқушылардың танымдық іс әрекетін анықтауда және дамытуға
көмектеседі.
Дұрыс анықталған мақсаттар оқушыларға мынадай мүмкіндіктер береді:
• маңыздырақ мәселелерге назар аудару;
• мәтінге, тапсырмаға және бағалаудың басқа да түрлеріне дұрыстап
дайындалу.
Іс әрекет мақсаттарға сай жобаланған болуы керек.
Қашықтан оқыту курсын жоспарлағанда педагог іс әрекетінің негізгі үш
компонентін назарға алу керек, дәлірек айтсақ оқу материалының мазмұны,
практика, кері байланыс ҚО курстарында өз мәндерін сақтайды. Біз талдаған
және іске асырған қашықтан оқытуға жақындаудың мәні келесідегідей:
• қашықтан оқытуды бастамас бұрын оқушыларды психологиялық тестен
өткізу керек;
• оқу материалы оқушыларға әр тақырып бойынша жүйелі білім алуға
мүмкіндік беретін құрылымды түрде болуы қажет;
• білімді бақылау тестік бақылау жүйесінің толық көмегімен жүзеге
асырылады. Мектеп курсының пәндерін осылайша оқу дәстүрлі оқытуда
қиындықтарға кез болатын оқушылардың нақты пән мен тақырып бойынша
репетитор ретінде пайдалануы мүмкін.
• Қашықтан оқыту курсын игеруге ұсынылатын материал мазмұны
педагогикалық жүйеленген және психологиялық тестлердің тобынан,оқыту
бағдарламасынан және жоғарыдағы айтылған принциптерді қанағаттандыратын
электронды оқулықтан тұрады.
Алғашында үйренушіге психологиялық тест тобы мен сыналатын сабақ
жіберіледі. Психологиялық тестлеуден алынған нәтижелер өңделеді және оның
негізінде оқушының психологиялық портреті құрылады. Оның көмегімен оқытудың
әдістері таңдап алынады. Оқыту бағдарламасы – қашықтан оқитын оқушыларға
берілетін материалдардың маңызды түрлерінің бірі.Оқушылар оны нақты және
анық ақпарат алу үшін пайдаланады. Мұндай басшылыққа мыналар жатады:
1) қашықтан оқыту жүйесі мен ҚО әдістері туралы ақпараттары
2) оқытушы туралы өмірбаян ақпараттары;
3) оқу курсын құру технологиясы;
4) курс мақсаты;
5) оқуды аяқтау критерилері;
6) телефондық кеңестердің сағаттары;
7) емтихандар, жобалар, жазба жұмыстарының сипаттамалары;
8) басқа нұсқаулар.

Қашықтан оқытуға арналған материалдары бар электронды оқулық тәуелсіз
тақырып-модулдерге бөлінген , олардың әр қайсысы белгілі тақырып облысында
мақсатты ұғымдарды береді.Одан оқушылар нұсқалардың бірін таңдап ала
алады: пән бойынша толық курсты үйрену немесе тек нақты тақырыптарды оқу.
Бірінші нұсқаны таңдағанда оқушыға материалды игеруіне қарай келесі модуль
жіберіледі, осылайша, курс аяқталғанда оқушы берілген пән бойынша толық
электронды оқулыққа ие болады.
Әрбір модуль мыналардан тұрады:
• тақырып аты;
• оқу сұрақтары;
• сабақ мақсаты;
• модуль тақырыбын өткенде тізбегі мен реті туралы әдістемелік;
• қолданатын оқу материалы ;
• өзін өзі тексеруге арналған жаттығулар мен тестлер, сонымен қатар
олардың дұрыс жауаптарына сілтемелер,оқушы сол арқылы өзінің оқу материалын
қаншалықты меңгергендігін тексереді және өз оқуын басқарады;
• қорытынды бақылауға арналған тестлер мен жаттығулар.
Курс оның қиындығына қарай белгілі оқу уақытына есептелген. Оқу
бағдарламасы мен әдістемелік нұсқауды басшылыққа ала отырып оқушы өзінің
арнайы оқу жоспарын, яғни сабақ кестесін құрады. Осылайша, оқушы нақты қай
күні оқу бағдарламасы модулінің қай оқу сұрағын оқитынын анықтайды және осы
арнайы жоспарда өз оқуының нәтижесін жүйелі түрде белгілеп отырады.
Ары қарай электронды оқулықта берілген теориялық материалды үйрену
кезеңі тұр.
Мазмұнның пунктін таңдап алып параграфтың құрылымдық сызбасын қарау,
әрбір құрылымдық бірліктің түрін анықтау және олардың арасындағы параграф
ішілік байланысты қарау қажет. Әр параграфтағы құрылымдық бірліктер
арасындағы байланысты есепке ала отырып ең маңызды құрылымдық бірлікті
таңдап алу және оқу кезінде оларға ерекше назар аудару қажет.
Тақырып-модульмен жұмыстың келесі кезеңінде оқушы игерген материалдың
дәрежесін тексере алады және өзін өзі тексеруге арналған тестлердің
көмегімен білімін толықтыра алады. .Тестлерге жауап беру барысында
қиындықтар кез болса, параграфтың сәйкеә құрылымдық бірлігін оқуға қайта
оралуы қажет.
Тақырып-модульмен жұмыстың соңғы кезеңі бақылау тестісі болып
табылады. Оқушылардың жауаптары тапсырманы орындаудың келесі бағасын қою
үшін оқу орталығына беріледі.
материал игерілген деп есептеуге болады және оқушыға келесі модульдің
материалдары жіберіледі. Егер дұрыс жауаптар саны 70% -дан кем болса
берілген модульді қайталап оқуға тура келеді.
Осылайша, қашықтан оқыту ақпараттық және коммуникациялық технологияны
пайдалануға толығымен құрылған педагогикалық технологияны ұсынады.

6.Электронды оқулықты пайдаланып сабақты ұйымдастыру түрлері.
1. Электронды оқулық жаңа материалды оқығанда және оны бекіткенде
қолданылады. Оқушыларды алдымен дәстүрлі әдіс бойынша немесе терілген
мәтіндердің көмегімен сұрайды. Жаңа материалды үйренуге көшкен кезде
оқушылар жұптарымен компьютер алдына отырады да басшылықпен және
мұғалімнің жоспары бойынша құрылымдық формулалар мен параграфтың
құрылымдық бірліктерімен жұмыс істей бастайды.
2. Оқулықтың электронды моделі материалды бекіту кезеңінде қолданылуы
мүмкін.Берілген сабақта жаңа материал кәдімгі әдіспен үйретіледі, ал
бекітуде барлық оқушылар мұғалімнің басшылығымен 5-7 мин. алған
білімдерін мен параграф формуласының ара қатынасын белгілейді.
3. Аралас сабақтың шегінде электронды оқулықтың көмегімен зерттелген
материалды қайталау және жалпылау жүзеге асырылады (15-17мин).
4. Жекелеген сабақтар жаңа матеиалды өздігінен үйренуге арналуы және оның
қорытындысымен парагарфтың құрылымдық формуласының құрылуы мүмкін.
Мұндай жұмыс оқушылар тобымен жүргізіледі (3-4 адам).
5. ЭО ұғымдарды игеруді бақылаудың құралы ретінде қолданылады. Онда
электронды оқулықтың құрамына мониторинг жүйесі кіреді. Әр пән бойынша
оқушылардың тестілеуден өтуінің қорытындысы компьютерге тіркеледі және
өңделеді. Берілген мониторингны оқушы, ұстаз,әдістемелік қызмет және
әкімшілік қолдана алады. Дұрыс шешілген есептердің пайызы оқушыға оқу
материалын қалай игергендігі жөнінде мағлұмат береді. Осылайша қандай
да бір дәрежеде оқу үрдісін басқара алады.
Методикалық бірлестіктерге және кафедра мұғалімдеріне мазмұны бойынша
мониторинг нәтижесі қызықты болады.Олар оқушының әрбір құрылымдық бірлікті
игергендігі жөнінде толық ақпаратты алады.Осындай берілгендердің негізінде
оқушыға қиындықтар туғызған және кафедра отырыстарында осы қиындықтарды
жеңу мақсатында методикалық көмектер жасауға тура келетін материалдар
анықталады.
Ғалымдар электронды техниканың бақылау жұмыстарын құрастыруға,
физикалық құбылыстар мен процестерді моделдеуге, физикалық есептерді
компьтерлендіруге, есептер шешуге және сандық есептеулер жүргізуге
қолданылуын қарастырды.
Коммуникациялық ресурстардың қазіргі заманғы даму дәрежесі адамзат
санасында оқу іс әрекеті өрісінде жаңа горизонттарды ашты, сонымен қатар
жаңа мәселелер қойды.

II БӨЛІМ

АТОМДАР МЕН МОЛЕКУЛАЛАР КВАНТТЫҚ ФИЗИКАСЫНЫҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ

1-ТАРАУ
БОРДЫҢ СУТЕГІ АТОМЫНА АРНАЛҒАН ТЕОРИЯСЫ

1. Томсон мен Резерфорд жасаған атом моделдері.

Қазіргі кездегі атомдық ғылымның, техниканың және энергетиканың өте зор
жетістігі, атомдық және ядролық физиканың қарқынды дамуының нәтижесі болып
табылады. Тек заттар ғана емес жарық, электр тағы да басқа түрлі
материяның табиғаты және оның қозғалысы да атомдық физика тұрғысынан
қарастырылады. Сөйтіп қазіргі физикада заттың ішкі құрылысы мен материя
қозғалысы жөніндегі басты ғылымның саласы атомдық және ядролық физика
туралы ілім екендігіне көзіміз толық жетіп отыр. Сол сияқты бұл ғылым
саласы дүниежүзі ғалымдарының алдына, қазіргі атомдық және ядролық
физиканың негізгі философиялық мәселелерін шешуді талап етеді.
Атомдық физика бөлімінде мынадай негізгі үш мәселені ерекше атап
өтуіміз керек:
1. Атомдық физика атомның электронды қабықша құрылысын және оның
химиялық, электрлік, оптикалық қасиеттерін қарастырады.
2. Ядролық физикада ядро құрылысы және ядролық реакция, ядроны түзейтін
бөлшектер және оларды зертеп тіркеуші приборларды пайдалану әдістері
қарастырылады. Ал атомдық ядро құрылысын оның ядролық моделі арқылы зерттеу
қажет.
3. Элемантар бөлшектер бөлімінде қазіргі кездегі мәлім болған
элементар бөлшектер қасиетін, сол сияқты олардың жоғарғы энергиялы
бөлшектерінің затқа әсері және ғарыш әлеміне жер бетіне келетін жоғары
энергиялық элементар бөлшектерді қарастырады.
Атом туралы ілім сонау ерте кезден –ақ пайда болған болатын. Әсіресе
грек ғалымдары, Левкин, Анаксагор, Демокрит, Эпикур , Люкрецкий дегеннің
атомдық құрылысы туралы көзқарастарды б.э.д 500-270 жылдары дамытты.
Әсіресе, бұл мәселе жөнінде Демокриттің бүкіл аспан әлемі ішінде
бөлінбейтін ұсақ бөлшектер, яғни атомдар бар бос кеңістік деп түсіндіруі
ерекше болды. Ол атомдардан құралған денелерді бір-бірінен сыртқы пішіні
және орналасуы жағынан ған айыруға болады деген. Содан денелер атомдардың
қосылуы немесе бөлінуі нәтижесінде ғана пайда болады және жойылады. Сөйтіп
атомдар өзінің табиғи күшінің нәтижесінде қозғалыста болады. Бұл жөнінде
Демокриттің көзқарасы терең мағыналы материалистік ілім еді. Аристотель
(б.э.д 384-322) материя үздіксіз қозғалыста болады, ал атом болса бөлінетін
ұсақ бөлшек болуы керек деді.
Сөйтіп өткен ғасырдың аяғына дейін атом затының бөлінбейтін,
өзгермейтін бөлшегі деп саналса, IXғ-аяғы мен XXғ-ң бас кезіндегі ғылымның
жаңа жетістіктері атомның күрделі бөлшек екендігі сипатталады.
Ең алғаш көптеген тәжірибелердің қорытындысына сүйене отырып атом
құрылысының моделін 1903 жылы ағылшын ғалымы Д.Томсон (1856-1940) ұсынды.
Оның болжауынша атом оң заряд пен бірқалыпты зарядталған радиусы 10-10м
шамасындай сфера болады да, электрондар осы сфераның ішінде орналасқан.
Сфераның оң зарядының мөлшері барлық электрондардың зарядына тең, сондықтан
атом бейтарап; электрон орнынан қозғалғанда оған квазисерпімді күш әсер
етіп, электрон гармоникалық тербелмелі қозғалысқа келеді. Бірақ бұл қағида
шындыққа сай келмеді.
Атом құрылысы туралы пікірді дамытуда 1911ж.ағылшын физигі
Э.Резерфорд (1871-1937) өзінің мынадай моделін ұсынды.
Атомның барлық оң заряды түгелінен оның ортасына өте шағын көлемге
шоғырланған ядро болады да , оның сыртқы жағында электрондар қозғалып
жүреді. Бұл қорытынды белгілі бір заттан -бөлшектермен атқылау
нәтижесінде пайда болады.Сөйтіп -бөлшектер негізінен радиоактивті
заттардың түрленуі кезінде пайда болатын зарядының шамасы 2-ге тең оң
зарядталған бөлшектер болып есептеледі. Оның массасы электрон массасынан
7300 есе үлкен де, қозғалыс жылдамдығы шамамен = 107 мс-қа тең.
Сонымен α-бөлшектер шапшаң қозғалатын едәуір ауыр бөлшектер, демек α-
бөлшектер басқа заттың атомдарымен соқтығысқанда атомның ішіне енуі де
мүмкін.
Э.Резерфорд атомның құрылысын осы -бөлшектерді пайдаланып
тәжірибе жасап зерттеген, яғни жұқа металл пластинадан (қалыңдығы шамамен 1
мкм болатын алтын фольгадан ) өткен -бөлшектердің қозғалыс
бағыттарының өзгерісін бақылаған. -бөлшектерінің фольгадан өткенде
шығарылуының себебі, оларға атоның құрамындағы зарядтардың әсер етуінен
деген қорытынды шығады. Сонда электрон соқтығысқанда оның бағыты өзгере
қоймайды, өйткені -бөлшектің массасы электронның массасынан өте ауыр.
Ал -бөлшектер атомның оң зарядталған бөлшегімен соқтығысқанда олардың
бағыты едәуір өзгереді.
Сонымен -бөлшектер атомның барлық оң зарядтар шоғырланған
ядросымен күштірек әсерлеседі.Өйткені атомның ішіне енген -бөлшектер
оң зардты ядроның әсерінен өзінің бастапқы қозғалыс бағытын өзгертіп
шашырайды.Бұдан, ядродан қашығырақ өткен -бөлшектер шамалы бұрышқа, ал
ядроға өте жақын келген -бөлшектер үлкен бұрышқа бұрылады деген
қорытынды шығады.
Сөйтіп, Резерфорд өз зерттеулерінің нәтижесінде атомның ядролық
( планетарлық) моделін жасады. Себебі, зарядты электрон ядроның
төңірегінде электрондар қабықшасын түзіп (күн жүйесінің планеталары сияқты)
үздіксіз орбиталар бойымен айналмалы қозғалыста болады. Сонда оң
зарядталған ядроның заряды Ze де (мұндағы е-элементарлық заряд, Z
–элементінің Менделеев кестесіндегі реттік саны), өлшемі 10-15 м, ал
массасы шамамен атом массасына тең. Электрон ядродан 10-10 м шамасындай ара
қашықтықта айналып жүреді, олай болса ядро атомнан 105 еседей кіші
екендігін көреміз. Бұдан, атом центрінде оң зарядталған ядросы бар, оны
айнала қозғалып жүретін электрондардан құралған күрделі жүйе болып
табылады.
Электрон ядроны радиусы r болатын дөңгелек орбита бойымен айналады
дейік. Осы жағдайда Ньютонның 2-заңы бойынша ядроны айнала қозғалған
электронға әсер ететін центрге тартқыш күш (F=mv2r) кулон күшіне тең
болады:

(1.1)

Мысалы, сутектің (1H1) атомдық нөмірі Z=1, ядросының заряды е =1
болса, сонда ядроны айнала қозғалатын электронның саны біреу ғана (1-сурет)
болады.
Кейінірек заттың құрылысы жайындғы ғылым дами келе атом ядросының өзі
де күрделі екені анықталады.

2. Сутек атомының сызықтық спектрі

Ең жақсы зерттелген спектр атомының құрылысы қарапайым – сутегі атомы.

Швейцар ғалымы И.Бальмер спектрдің көрінетін облысында сутек атомының
спектрлік сызықтарын сипаттайтын эмпирикалық формуланы тағайындады:
, (2.1)
Мұндағы -Ридберг тұрақтысы.
болғандықтан, (2.1) формуланы мына түрде жазуға болады:
, , (2.2)
мұндағы -бұл да Ридберг тұрақтысы.
(2.1) және (2.2) өрнектерден шығатыны n-нің әртүрлі мәнімен анықталатын
спектр сызықтары сызықтардың тобын құрайды және Бальмер сериясы деп
аталады. мәні серияның шекарасын анықтайды.
Кейінірек XX ғасырдың басында сутегі атомының спектрінде тағы бірнеше
сериялар табылды. Спектрдің ультракүлгін аймағында Лайман сериясы
орналасады:
,
Спектрдің инфрақызыл аймағында мына сериялар орналасады:
, Пашен сериясы;
, Брэкет сериясы;
, Пфунд сериясы;
, Хэмфри сериясы.
Жоғарыда келтірілген сутегі атомының спектріндегі сериялар Бальмердің
жалпыланған формуласы арқылы сипатталуы мүмкін:
, (2.3)
мұндағы, m -әрбір берілген серияда тұрақты мәнге ие, (серияны
анықтайды), n – m+1-ден бастап бүтінсанды мәндерді қабылдайды (серияның
жекелеген сызықтарын анықтайды)
Күрделірек спектрлерді зерттеу (мысалы, литий, натрий, калий) олардың
спектрлік сызықтары белгілі бір заңдылыққа бағынбайтынын көрсетті. Ридберг
оларды әрқайсысы Бальмер сериясына ұқсас үш серияға бөлді.
Жоғарыда келтірілген спектрлік сызықтарды сипаттайтын эмпирикалық
формулалар эксперимент арқылы өте дәлдікпен анықталса да, көп уақыт бойы
теориялық негізі құрылмады. Келтірілген спектрлік сызықтарды сипаттайтын
формулалар, онда қайталанатын бүтін сандар, Ридбергтің универсал тұрақтысы,
классикалық физика көзқарасы бойынша ашылмайтындай болған заңдылықтарды
ашты.
3. Бор постулаттары

Атом құрылысы туралы Резерфорд моделінің елеулі кемшілігі болды. Себебі
классикалық электродинамика тұрғысынан қарағанда атомның ядролық моделі
орнықты болмайтындығы байқалады. Өйткені электрон ядроны айнала үдей
қозғалғанда, электромагниттік теория бойынша ол жарық толқындарын шығару
керек те, оның энергиясы кемуге тиісті. Сөйтіп, электрон мен ядроның арасы
жақындай түседі. Біраз уақыттан соң электрон ядроның үстіне құлап, одан ары
атомның өмірі таусылған болар еді.
Екіншіден, электрон ядроға жақындаған сайын айналу периоды үздіксіз
кеми береді де, айналу жиілігі үздіксіз артады, сөйтіп атомның шығарған
жарығының спектрі тұтас спектр болуы тиіс. Ал, шын мәнінде бұл қорытындының
екеуі де дұрыс емес. Тәжірибелердің нәтижесінде атом орнықты жүйе екендігі,
ал оның спектрі сиретілген атомдық газ спектрі дара сызықтардын түзілетін
сызықты спектр болатыны көрсетіледі.
Сөйтіп Резерфорд моделінің кемшілігін ескеріп дат физигі Н.Бор (1885-
1962) бірінші рет жаңа теорияның моделін жасады, яғни 1913 жылы кванттық
теорияны ойлап шығарды. Мұнда, ол атомның ядролық моделін және жарықтық
сәлелену мен жұтылуы туралы Планктың квантық теориясын байланыстырып ерекше
теория моделін жасамақ болды. Бұл теорияның негізіне ол өзінің екі
постулатын ұсынды.
Бірінші постулат (стационар күйлер постулаты). Электрон ядроны айнала
қозғалғанда ол, кез-келген орбита бойымен қозғалмай, тек белгілі
орбиталардың, яғни стационарлық орбиталардың бойымен ғана қозғала алады.
Осындай орбиталардың біреуінің бойымен үдей қозғалған электрон ешқандай
жарық шығармайды және стационар күйдегі энергияның дискрет мәндері болады.
Осы кездегі қозғалыс моментінің импульсі мынадай шартты қанағаттандырады:
mеvrn=nħ , (n=1. 2. 3. 4 … ), (3.1)
мұндағы me-электрон массасы, v-радиусы r орбита бойымен қозғалған
электрон жылдамдығы, ħ=h2π.
Екінші постулат (жиіліктер ережесі). Атом бір стационарлық күйден
екінші стационарлық күйге өткенде ғана жарық шығарылады немесе жарық
жұтылады. Ал осы күйлердегі атом энергиясының айырымы монохромат жарық
кванты түрде шығарылады немес жұтылады. Атом жоғары энергетикалық (Е2)
күйінен төменгі энергетикалық (Е1) күйіне көшкенде бір квант жарық
шығарылады, яғни
h =En-Em
(3.2)

мұндағы -монохромат жарықтың тербелісі жиілігі, h-Планк тұрақтысы.
(3.2) өрнек Бордың жиіліктер ережесі деп аталады. Сутегі атомының
құрылысы жағдайындағы Бордың теориясы атомның ядролық моделіне
негізделген. Сондықтан, сутегінің атомдық нөмірі Z=1 болғандықтан Бор
теориясының моделі бойынша сутегі атомы бір элементар оң заряды бар ядродан
және оны айнала қозғалатын бір ғана электроннан құралған (1-сурет).
Электронның массасы сутек атомы ядросының массасынан 1886 есе аз
болғандықтан электронмен салыстырғанда ядро шексіз ауыр деп санауға болады.

4. Франк – Герц тәжірибелері

Тежеуіш потенциал әдісімен электрондардың газ атомдарымен соқтығысуын
1913 жылы Д.Франк пен Г.Герц зерттеп, атомдардың энергиясының мәндерінің
дискреттілігін эксперимент арқылы дәлелдеді. Қондырғының принципиальді
сызбасы 2 -суретте келтірілген. Вакуумдік түтікше сынап буымен толтырылған
(қысымы шамамен 13 Па), катодтан К, екі тордан С1 С2, және анодтан А
тұрады. Катод арқылы эмиттирленген электрондар катод пен С1 тор арасына
түсірілген потенциалдар айырмасына дейін үдетіледі.С2 тор мен анод арасына
көп емес тежегіш потенциал түсірілген.1 облыста үдетілген электрондар сынап
буының атомдарымен соқтығысатын торлар арасындағы 2 облысқа түседі.
Соқтығысқаннан кейін 3 облыстағы тежеуіш потенциалды жеңе алатын жеткілікті
энергиясы бар электрондар анодқа жетеді. Электрондардың сынап атомдарымен
серпімсіз соқтығысуынан кейін соңғыларының қозуы мүмкін. Бор теориясына
сәйкес, сынаптың әрбір атомы қозған күйлердің біріне өту арқылы белгілі
мөлшерде энергия алуы мүмкін. Сондықтан, егер атомдарда расында да
стационар күйлер бар болса, онда сынап атомымен соқтығысқан электрондар
атомның стационар күйіндегі энергияларының айырмасына тең дискретті энергия
жоғалтуы керек. Тәжірибеде көрсеткендей (3-сурет), үдетуші потенциалды 4,86
В-қа дейін жеткізгенде анодтық ток монотонды ұлғаяды, оның мәні максимум
арқылы (4,86В) өтеді, содан кейін кенет азаяды және қайта өседі. Келесі
максимумдар былай байқалады: 2*4,86 және 3*4,86 .
Сынап атомының негізгі, қозбаған күйіне жақын күй негізгісінен
энергия шкаласы бойынша 1,86 эВ-қа қалған қозған күй болып табылады. Катод
пен тор арасындағы потенциал айырмасы 4,86 В-тан кем болғанда,электрон өз
жолында сынап атомдарын кездестіре отырып, олармен серпімді
соқтығысады.4,86эВ болғанда электронның энергиясы серпімсіз соқтығысу
үшін жеткілікті болады, бұл кезде электрон өзінің барлық кинетикалық
энергиясын сынап атомына қалыпты энергетикалық күйден, қозған энергетикалық
күйге өтуі үшін береді. Өзінің кинетикалық энергияларын жоғалтқан
электрондар тежегіш өрістен өтіп, анодқа жете алмайды. Осымен бірінші
анодтық токтың 4,86эВ кенет түсуі түсіндіріледі. Энергия мәндері
4,86эВ-пен еселенгенде электрондар сынаптың 2, 3, … атомдарымен серпімсіз
соқтығысуы мүмкін, осы кезде олар өзінің энергиясын жоғалтады және анодқа
жетпейді, т.т анодтағы токтың кенет төмендеуі байқалуға тиісті. Бұл расында
тәжірибеде байқалады. (3- сурет).
Осылайша, Франк – Герц тәжірибесі көрсеткендей, электрондар сынап
атомымен соқтығысқанда, сынап атомына белгілі порцияда 4,86эВ (энергияның
ең кіші кванты) энергия береді, сынап атомы негізгі энергетикалық күйде
осынша энергия жұтады.
Демек, Бордың атомдағы стационар күй болады деген теориясы
эксперименттен тамаша тексерілді.
Сынап атомдары, электрондармен соқтығысқанда алған энергиясы ,
қозған күйге өтеді және негізгі күйге қайта келгенде Бордың екінші
постулатына сәйкес сәуле шығарады, шығарған жарық квантының жиілігі .
=4,86эВ энергия мәні арқылы шығарған толқын ұзындығын есептеп шығаруға
болады: . Осылайша, егер теория дұрыс болса, онда сынап атомдарын
4,86эВ энергиямен бомбалағанда, сынап атомы ультракүлгін сәуленіңнм
көзі болуы керек. Тәжірибеден расында бір ультракүлгін сызық нм
көрінеді.
Демек, Франк – Герц тәжірибесі Бордың бірінші ғана емес, екінші
постулатын да экспериментте дәлелдеді. Бұл тәжірибелер атомдық физиканың
дамуына зор үлес қосты.

5. Сутегі атомының Бор жасаған спектрі

Енді осы электронның орбита бойымен айнала қозғалысын қарыстырайық
(ядро оның цетірінде қозғалмай тыныш тұрады деп есептейміз). Ядро мен
электронның ара қашықтығы r болса, онда Кулон заңы бойынша олардың өзара
тартылыс күші мынаған тең:
Мұндағы0=8,85*10-12Фм. Ньютонның екінші заңы бойынша
ядроны айнала қозғалған электронға әсер ететін центрге тартқыш күш
(F=mv2r) кулон күшіне тең болады:

(5.1)

Енді Бордың бірінші постулатын (mvr=nh2π) ескере отырып (3.1) және
(5.1) формулалардан электрон жылдамдығын шығарып тастасақ, электронның кез-
келген стационар орбитасының радиусы мәндері үшін өрнек аламыз.

(5.2)

мұндағы п- бас кванттық сан деп аталады.
Сонымен стационар орбиталардың радиустары п-санының квадратына тура
пропорционал болады.
Егер п=1 және Z=1 десек, онда біз орбита радиусының ең кіші, бірінші
орбитасының немесе Бор орбитасының rn радиусын табамыз:

(5.3)

Енді электронның стационар орбита бойымен қозғалған кездегі
энергиясын анықтайды. Ол үшін электронның кинетикалық энергиясы (Ек=mv22)
мен потенциалдық энергиясын (Ер=) ескеріп, оның толық энергиясын
жазайық:

(5.4)

Мұндағы электрон орбитасының радиусы rn-нің (5.3) өрнектегі мәнін
қойсақ, онда сутек атомының энергиясы мынаған тең болады:
(5.5)

мұндағы n=1,2,3, … бүтін сандарға тең. Сөйтіп, атомның энергиясының
дискерт мәндері болады. Олар энергия деңгейлері деп аталады.
Орбита радиусы rn → ∞, онда энергияның мәні Еn=0 болады да, электрон
атомының шегінен шығып кетеді, сөйтіп атом иондалады. Сондықтан иондалған
атомның энергиясы энергияның нөлдік деңгейі деп аталады.
Сөйтіп сутек атомының қалыпты жағдайы электронның бірінші Бор
орбитасы бойымен ядроны айнала қозғалысына сәйкес келеді де, оның
энергетикалық деңгейі (5.5) өрнекке сәйкес мынаған тең болады:

Атомның энергия деңгейлерінің жинағын диаграмма түрінде кескіндеуге
болады. Әрбір стационар күйге энергия мәндері белгілі бір жүйемен вертикаль
осьтің бойында салынады да, тиісті энергия деңгейлері горизонталь сызық
түрінде көрсетіледі (4-сурет).
Диаграмманың сол жағындағы шкалада бас кванттық сан п-нің мәндеріне
сәйкес оң жағында энергия деңгейлерінің мәндері көрсетілген.
Осы берілген энергия … жалғасы