Модель строения атома Советский патент 1990 года по МПК G09B5/00 

Изобретение относится к учебным и наглядным пособиям и предназначено для изучения строения атомов химических э лементов и физических процессов, происходящих в них при внешних воздействиях.

Цель изобретения - расширение диапазона демонстрируемых явлений и повышение наглядности. На фиг,1 представлена структурная ; схема предлагаемого устройста; на : фиг.2 - блок-схема излучения.

Устройство состоит из двух отдельных частейс Первая часть содержит световое табло 1, на котором расположены две группы памт первая 2 - в центре и вторая 3-по круговым орбитам, причем радиусы орбит относятся как квадраты натуральных чисел. Устрой- с ТВ о также содержи:т бло:: 4 управления светового табло, блок ; питания, переключатель 6, приемншс 7 излучения. Блок 4 управления сотоит из усилителя 8, дешифратора 9, таймера 10, генера- ратора 11 и распределителя 12 импульсов. Приемник излучения, конструктивно расположенный в центре светового табло 1, соединен через управляющий вход блока 4 управления с вхо- дом первого усилителя 8, выход которо го соединен с информационньп-5 входом дешифратора 9 и управляющим входом .таймера 10. Пять выходов дешифратора 9 поступают через первые выходы : блока 4 управления на первые вьшоды соответствующих ла:мп 3 второй группы, Выход генератора 11 соединен с входом распределителя 12 импульсов и информационным входом таймера 10, Выходу распределителя 12 импульсов являются выходами блока 4 управления и соединены с сотйетств- тащими вторыми выводами всех ламп первой 2 и второй 3 групп светового табло 1. Один из выходов блока 5 питания соединен с входом питания блока 4 управления, а другой выход блока 5 гштания через переключатель 6 поступает на первые выводы ламп.2 первой группы,.

Вторая часть модели представляет собой блок 13 излучения, содержалщ шифратор 14, второй ускл-ситель 15, излучатель 16, сдвоенный переключатель 17 и четыре индикационные лампы 18, Выход шифратора 14, усилитель 15 и излучатель 16 соединены последовательно. Шифратор 14 имеет четыре входа, которые через первый подвижньпЧ

контакт сдвоенного переключателяПТ могут подсоединяться к общему проводу блока. К общему проводу блока через второй подвгокной контакт могут также подсоединяться первые выводы, индикационных ламп 18, вторые вывод которых соединены с клеммой питания блока.

Конструктивно первая группа Ламп 2 находится под одним прозрачным копачком. Лампы второй группы 3 окрашены в порядке удаления от центра в бельй, красньш, зеленый, голубой и синий цвета, что символизирует орбиты возбуждения электрона в соответствии с серией Бальмера (видимая часть спектра водорода).

Блок 13 излучения может быть выполнен в форме пистолета. Он имеет на конце четыре индикационные лампы 18 красного, зеленого, голубого и синего .цвета, которые зажигаются одновременно с работой излучателя 16, имитируя излучение красного, зеленого, голубого и синего света. Кроме того, на рукоятке пистолета может быть расположен сдвоенныйпереключатель 17 для управления шифратором 14 и управления переключением ламп. Устройство работает следующим образом.

После включения блока 5. питания генератор 11 начинает генерировать импульсы с чатотой 1-2 Гц. Р1мпульсы поступают на распределитель 12 импульсов и чере.з вторые входы блока 4 управления поступают на соо.тветст- вующие вторые выводы ламп первой 2 и второй 3. групп светового табло 1, На первые выводы, ламп первой группы 2 напряжение подается от блока 5 питания через переключатель 6, который находится в первом положении, что ведет к прерьшистому включению (миганию) одной лампы группы 2, символизируя 1 протон (ядро) водорода, т.е. протий. Для демонстрации изотопа водорода дейтерия переключатель 6 переводят во второе положение и напряжение с блока 5 питания подается на две лампы группы.2, символизируя 1 протон и 1 нейтрон в ядре атома водорода. Аналогично для демонстрации структуры трития - третьего изц,- топа водорода, переключатель 6 переводят в третье положение, включая три лампы, что символизирует 1 протон и два нейтрона данного элемента.

5 15

На первые выводы первой орбиты ламп группы 3 напряжение поступает с первого вьгоода дешифратора 9. Таким образом, на первой орбите лампы бе- лого цвета последовательно зажигаюту ся по принципу бегущая волна, что символизирует движение электрона по стационарной орбите (т.е. в нево.з- бужденном состоянии).

Для демонстрации процессов, происходящих при возбуждении атома, с помощью блока 13 излучения посылают сигнал (свет) на приемник 7 излучения В зависимости от положения сдвоенног переключателя шифратор 14 вырабатывает сигнал определенной частоты. После усиления вторым усилителем 15 сигнал поступает на излу атель 16 и возбуждает его, одновременно зажига- ется одна из четырех ламп 18 блока 12 излучения, что в соответствии с положением переключателя 17 имитируе излучение света определенной длины волны. С излучателя 16 сигнал попа- дает на приемник 7 излучения и, преобразуясь в электрический сигнал, - на информационный вход блока 4 управления „ После усиления и формирования усилителем 8 сигнал поступает на дешифратор.9 и в зависимости от информации возникает сигнал на одном из его пяти выходов. Происходит имитция перехода электр она на орбиту, . цвет которой совпадает с цветом заж- женной лампы 18 на блоке 13 излучения. Одновременно происходит запуск таймера 10, время вьщержки которого равно времени одного полного оборота электрона по орбите. По сигналу таймера 10 дешифратор 9 сбрасывается сигнал вновь подается на первый выход и бегущий электрон воавращает- ся на белую стационарную (невозбужденную) -орбиту, что 1-митирует пере- ход атома в-стационарное состояние после излучения.

Процесс излучения и поглощения света атомом можно повторить на другой частоте, предварительно пере- ключив переключатель 17, т.е. продемонстрировать переходы электрона в атоме водорода на более высокие, энергетические уровни и обратный переход после излучения на низшие энер- ;гетические уровни.

Устройство может быть вьшолнено н ,интегральных микросхемах. В качестве носителя информации от блока излуче7

ния к приемнику излучения могут быть использовань) радиоволны, световые волны и т.д. Наиболее простое техническое решение дает использ ование инфракрасного излучения. В качестве шифратора 14 используется генератор с перестраиваемой частотой, что реализуется переключением емкостей с помощью переключателя 17. В качестве излучателя 15 и приемника 7 соответственно использованы светодиод и фотодиод инфракрасного излучения. В качестве дешифратора 9 используется схема выделения частоты излучения с усилителем мощности на выходе. Распределение импульсов служит сдвиговьв регистр,

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: расширение диапазона на демонстрируемых явлений, что позволяет демонстргфовать динамические процессы, происходящие в атоме; повышение наглядности - при достаточной простоте устройство позволяет наглядно продемонстрировать большинство тем, изучаемых, по разделу строе- ние атома. Устройство может применять ся на уроках физики, химии, электротехники, в кружках технического твор- чества при изучении не только раздела строения атома, но и разделов, связанных с фотоэффектом, с излучением и видами спектров, с основами промышленной электроники.

Формула изобретения

1, Модель строения атома, содержащая световое табло с лампами, первая группа которых расположена в центре, а вторая - по орбитам, блок питания, соединенный с блоком управления светового табло и через переключатель с соответствующими первьми выводами первой группы ламп, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона демонстрируемых явлений и повьш1ения наглядности, она дополнительно содержит блок излучения и приемник излучения, который расположен в центре светового табло, блок управления содержит последовательно соединенные генератор импульсов, таймер и дешифратор с усилителем, а также распределитель импульсов, входом подключенный к выходу генератора импульсов, причем выходы дешифратора связаны с парными выводами ламп соответствующих орбит второй группы, выходы распределителя импуйьсов связаны с соответствующими вторыми выводами всех ламп первой и второй групп светового табло, управляющим входом блока управления является вход усилителя, выход которого соединен с вторым вл:о- р,ом таймера, а орбиты, на которых

расположены лампы второй группы, выполнены круговыми,

2, Модель по п.1, отличающаяся тем, что блок излучения содержит последовательно соединенные шифратор с усилителем, излучатель и сдвоенньй переключатель, связанный с шифратором и индикационными лампами.

Изобретение относится к учебно-наглядным пособиям и предназначено для изучения строения атома, физических процессов, происходящих в атоме при внешних воздействиях. Цель изобретения - расширение диапазона демонстрируемых явлений и повышение наглядности модели. Устройство содержит световое табло 1 с лампами 2, расположенными в центре и по орбитам 3, и приемником излучения 7, установленным в центре светового табло, блок управления 4, блок питания 5, переключатель 6, блок излучения. Работа устройства заключается в управлении на расстоянии с помощью блока излучения движением света типа "бегущая волна", имитирующим движение электрона в стационарном и возбужденном состояниях по орбитам, а также перескоки "электрона" из одного энергетического уровня (орбиты) на другой в зависимости от частоты падающего на атом света, идущего от излучателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

i I/