СЛОВАРЬ ЮНОГО ФИЗИКА

 

НИЛЬС ХЕНРИК ДАВИД БОР (1885— 1962)

 

 

 

 

Датский физик Нильс Бор родился в Копенгагене в семье ученого-физиолога. Окончив Копенгагенский университет, Бор после защиты докторской диссертации в 1911 г. уехал на стажировку в Англию. Уже в своей диссертационной работе, посвященной электронной теории металлов, он пришел к мысли о недостаточности представлений классической физики для объяснения электронных и атомных процессов, явлений электромагнитного излучения. Эта мысль превратилась в твердое убеждение, когда Н. Бор в 1912 г. стал работать у известного английского физика Э. Резерфорда. Незадолго до этого Резерфорд прямым экспериментом доказал, что атом можно уподобить микроскопической солнечной системе с «планетами» — электронами, обращающимися вокруг «Солнца» — тяжелого положительно заряженного ядра. Резерфордовская модель атома шла вразрез с канонами классической физики, и мало кто из ученых отнесся к ней достаточно серьезно. Но Бор понял, что исходя из этой модели можно построить новую физику — квантовую физику атома.

 

Эта задача была решена им в трех фундаментальных работах, опубликованных в 1913 г. Введя свои знаменитые квантовые постулаты, определяющие строение атома и условия испускания и поглощения им электромагнитного излучения, Бор дал блестящее объяснение строгим закономерностям расположения спектральных линий атомов и молекул.

 

Теория Бора была подлинной революцией в физике и вообще в представлениях человека об окружающем мире: она показала, что атомы «живут» по законам, совершенно не похожим на те, которые управляют поведением макроскопических тел. Со временем стало ясно, что резерфордовская модель — лишь приближенная схема реального атома, который «устроен» несравненно сложнее. Но угаданные Бором, благодаря его необыкновенной интуиции, квантовые постулаты поколеблены не были и легли в основу современной теоретической физики.

 

Важное значение имели и дальнейшие работы Бора по строению атома и атомного ядра, взаимодействию частиц с веществом. Но, наверное, не менее значительны заслуги Бора в открытии и осмыслении новых фундаментальных принципов квантовой механики и их превращении в достояние и рабочий инструмент науки. На протяжении почти полувека Бор был признанным лидером квантовой теории, а основанный им в 1920 г. в Копенгагене Институт теоретической физики в 20 — 30-е гг. по праву считался международным центром этой новой и бурно развивающейся науки. Большинство ученых славной плеяды создателей квантовой механики с гордостью причисляли себя к ученикам Н. Бора, и в том числе советский физик, академик Л. Д. Ландау.

 

В 1922 г. Н. Бор стал лауреатом Нобелевской премии.

Имя Бора приобрело всемирную известность, он был избран членом многих научных организаций мира.

В годы второй мировой войны, когда Дания была оккупирована гитлеровцами и стало известно о готовящемся аресте Н. Бора, организация Сопротивления помогла ему уехать сначала в Швецию, а затем — в США.

После войны Н. Бор активно включился в борьбу за мир, за запрещение атомного оружия. Большую роль сыграл он и в налаживании международного сотрудничества ученых в вопросах мирного использования атомной энергии, путь к овладению которой был проложен его научными трудами.

 

Надо, однако, иметь в виду, что аналогия с планетными системами весьма условна. Дело в том, что в микромире нельзя пользоваться законами Ньютона, здесь действуют специфические законы квантовой механики. Движущийся по орбите электрон можно рассматривать, с одной стороны, как некую корпускулу (с определенными массой, энергией, зарядом), а с другой — как некую волну, длина которой укладывается на длине орбиты целое число раз (это число есть как раз главное квантовое число п). Если п относительно невелико, то длина электронной волны оказывается того же порядка, что и длина орбиты. Ясно, что в этом случае вообще не имеет смысла говорить об электронных орбитах.

 

Квантовая механика, отказываясь от наглядного образа электрона, предлагает представлять электрон в атоме в виде своеобразного электронного облака, более плотного в тех точках пространства, где более вероятно обнаружить этот электрон. Форма и эффективные размеры электронных облаков зависят от квантовых чисел пи/, определяющих состояние электрона в атоме.

 

В многоэлектронных атомах картина электронных облаков оказывается более сложной. В связи с этим рассматривают не само облако, а лишь расстояние до ядра, на котором наиболее вероятно обнаружить электрон, описываемый тем или иным набором чисел ли/. Это расстояние называют радиусом электронной оболочки, отвечающей данным значениям пи/. Если п ■--- 1, / = 0, то говорят о ls-оболочке; п = 2, 1 = 0 — 2$-оболочке; п = 2, / = 1 — 2р-оболочке и т. д. Следует отметить, что на каждой электронной оболочке можно «поселить» не более строго определенного числа электронов: 2 — для s-оболочек, 6—для р-оболочек, 10 — для rf-оболочек. Это есть проявление принципа Паули.

 

По мере увеличения атомного номера элемента электроны постепенно заселяют электронные оболочки; последовательно заселяются оболочки: Is, 2s, 2р, 3s, 3р, 4s, 3d, Ар,... Например, в атоме лития (рассматривается невозбужденный атом) полностью заселена ls-оболочка и сверх того имеется один электрон в следующей s-оболочке (2$-оболочка). В атоме натрия полностью заселены оболочки Is, 2s, 2р и имеется один электрон в Ss-оболочке. В атоме калия полностью заселены оболочки Is, 2s, 2р, 3s, 3р и имеется один электрон в 45-оболочке. Единообразие конфигураций внешней электронной оболочки атомов щелочных металлов объясняет и общность их свойств. На данном примере можно видеть, каким образом картина заселяющихся электронных оболочек атома способна объяснить закономерности периодической системы химических элементов.

 

 

 

 

 

Смотрите также:

 

БОР. Биография и труды Бора. Атом Бора. Великий физик...

БОР (1885-1968).
Нильс Хенрик Дэвид Бор в детстве и юности больше всего увлекался философией и футболом. Его отец Христиан, профессор физиологии, основал один из первых в Дании футбольных клубов, в котором играли оба его сына.

 

Концепция современного естествознания. Указатель имен.

Бор Нильс Хенрик Давид (18851962), датский физик, один из создателей современной физики, лауреат Нобелевской премии (1922).
Лоренц Хендрик Антон (1853–1928), нидерландский физик, лауреат Нобелевской премии (1902).

 

Бор. Теория Бора. Нильс Бор.

Нильс Бор применил квантовые идеи к объяснению строения атома. Исходным пунктом генезиса атомной физики был периодический закон Менделеева. За сорок лет, прошедших с 1869 г. - года открытия периодического закона...