Вся электронная библиотека >>>

 Естествознание >>>

 

 

Концепции современного естествознания


Раздел: Учебники



 

4.2. Постулаты Бора

 

 

Планетарная модель атома позволила объяснить результаты опытов по рассеянию альфа-частиц вещества, однако возникли принципиальные трудности при обосновании устойчивости атомов.

Первая попытка построить качественно новую – квантовую – теорию атома была предпринята в 1913 г. Нильсом Бором. Он поставил цель связать в единое целое эмпирические закономерности линейчатых спектров, ядерную модель атома Резерфорда и квантовый характер излучения и поглощения света. В основу своей теории Бор положил ядерную модель Резерфорда. Он предположил, что электроны движутся вокруг ядра по круговым орбитам. Движение по окружности даже с постоянной скоростью обладает ускорением. Такое ускоренное движение заряда эквивалентно переменному току, который создает в пространстве переменное электромагнитное поле. На создание этого поля расходуется энергия. Энергия поля может создаваться за счет энергии кулоновского взаимодействия электрона с ядром. В результате электрон должен двигаться по спирали и упасть на ядро. Однако опыт показывает, что атомы – очень устойчивые образования. Отсюда следует вывод, что результаты классической электродинамики, основанной на уравнениях Максвелла, неприменимы к внутриатомным процессам. Необходимо найти новые закономерности. В основу своей теории атома Бор положил следующие постулаты.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.

Этот постулат находится в противоречии с классической теорией. В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантовые значения момента импульса.

Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией

 

h = En - Em

 

равной разности энергий соответствующих стационарных состояний (Еn и Еm – соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения/поглощения).

Переходу электрона со стационарной орбиты под номером m на стационарную орбиту под номером n соответствует переход атома из состояния с энергией Еm в состояние с энергией Еn (рис. 4.1).

 

Рис. 4.1. К пояснению постулатов Бора

 

При Еn > Еm происходит излучение фотона (переход атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, т. е. переход электрона с более удаленной от ядра орбиты на более близлежащую), при Еn < Еm – его поглощение (переход атома в состояние с большей энергией, т. е, переход электрона на более удаленную от ядра орбиту). Набор возможных дискретных частот

квантовых переходов и определяет линейчатый спектр атома.

Теория Бора блестяще объяснила экспериментально наблюдаемый линейчатый спектр водорода.       

Успехи теории атома водорода были получены ценой отказа от фундаментальных положений классической механики, которая на протяжении более 200 лет остается безусловно справедливой. Поэтому большое значение имело прямое экспериментальное доказательство справедливости постулатов Бора, особенно первого – о существовании стационарных состояний. Второй постулат можно рассматривать как следствие закона сохранения энергии и гипотезы о существовании фотонов.

Немецкие физики Д. Франк и Г. Герц, изучая методом задерживающего потенциала столкновение электронов с атомами газов (1913г.), экспериментально подтвердили существование стационарных состояний и дискретность значений энергии атомов.

Несмотря на несомненный успех концепции Бора применительно к атому водорода, для которого оказалось возможным построить количественную теорию спектра, создать подобную теорию для следующего за водородом атома гелия на основе представлений Бора не удалось. Относительно атома гелия и более сложных атомов теория Бора позволила делать лишь качественные (хотя и очень важные) заключения. Представление об определенных орбитах, по которым движется электрон в атоме Бора, оказалось весьма условным. На самом деле движение электронов в атоме имеет мало общего с движением планет по орбитам.

В настоящее время с помощью квантовой механики можно ответить на многие вопросы, касающиеся строения и свойств атомов любых элементов.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Концепции современного естествознания

 



Смотрите также:

  

Бор. Теория Бора. Нильс Бор.

В двадцатые годы постулаты Бора - существование дискретных разрешенных орбит и отсутствие излучения у движущихся по таким орбитам электронов...

 

Нильс Бор. Принцип дополнительности. Книги из серии 100 Сто Великих

— Суть квантовой теории — в постулатеПринцип дополнительности Бора — удавшаяся попытка примирить недостатки устоявшейся системы понятий с прогрессом наших знаний о мире.

 

Резерфорд. Планетарная модель атома. Книги из серии 100 Сто Великих

Вероятно, постулаты Бора заняли бы скромное место среди ряда интересных объяснений новых физических фактов, добытых Резерфор-дом...

 

Нильс Бор создал атомную модель. Боровская модель атома

Применив новую механику к атому водорода, он получил те же формулы, что и Нильс Бор на основе своих постулатов.

 

Нильс Бор. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ КАРТИНА МИРА. СВЯЗЬ НАУКИ...

Применив новую механику к атому водорода, он получил те же формулы, что и Нильс Бор на основе своих постулатов.

 

Вернер Карл Гейзенберг. Квантовая механика. Книги из серии 100 Сто...

Свою веру он вскоре сам же и оправдал. Применив новую механику к атому водорода, он получил те же формулы, что и Нильс Бор на основе своих постулатов.

 

Поведение потребителя в рыночной экономике. Закон убывающей...

Вся экономическая теория построена на постулате о том, что изменение ... Это -- основополагающий принцип экономической теории, но он действует и в...

 

Биография Эйнштейна. Эйнштейн и Достоевский. Основной философский...

Такой постулат абсолютного бытия встречался и вне естествознания.У Бора - "Рембрандта физики" - акцент стоит на ограничении логики и ее воплощения, схемы мировых линий...

 

Литература. Сборники статей, посвященных жизни и научным идеям...

Эпистемологический конфликт между Эйнштейном и Бором; В. Л. Гинзбург.Постулат против наблюдения в специальной теории относительности; С. Чандрасекар.

 

Труды и работы Эйнштейна. Единая теория поля Эйнштейна. Квантовая...

...в логической простоте, в наименьшем числе независимых постулатов, в естественности теорииБыть может, как уже говорилось, уплата по векселю потребует обобщения идей Бора.