Квантовая теория Бора

Элементарная теория Бора

Квантовая теория Бора

Выход из тупика был найден датским ученым Нильсом Бором в 1913 году, получившим Нобелевскую премию в 1922 году.

БОР Нильс Хендрик Давид (1885–1962) – выдающийся датский физик-теоретик, один из создателей современной физики. Сформулировал идею о дискретности энергетических состояний атомов, в свете новых идей построил атомную модель, открыв условия устойчивости атомов, и объяснил большой круг явлений. Создал первую квантовую модель атома, основанную на двух постулатах, которые прямо противоречили классическим представлениям и законам. Автор теории составного ядра, один из создателей капельной модели ядра и теории деления атомного ядра.

       Бор высказал предположения, которые были названы постулатами Бора.

       ·     Первый постулат(постулат стационарных состояний): электроны движутся только по определенным (стационарным) орбитам. При этом, даже двигаясь с ускорением, они не излучают энергию.

       ·     Второй постулат(правило частот): излучение и поглощение энергии в виде кванта света (hn) происходит лишь при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое. Величина светового кванта равна разности энергий тех стационарных состояний, между которыми совершается скачок электрона: .

       Отсюда следует, что изменение энергии атома, связанное с излучением при поглощении фотона, пропорционально частоте ν:

или .(6.3.1)

       Правило квантования орбит: из всех орбит электрона возможны только те, для которых момент импульса равен целому кратному постоянной Планка:

,(6.3.2)

где n = 1, 2, 3,… – главное квантовое число.

       Получим выражение для энергии электрона в атоме.

       Рассмотрим электрон (рис. 6.6,а), движущийся со скоростью в поле атомного ядра с зарядом Ze (при Z = 1 – атом водорода).

аб

Рис. 6.6

       Уравнение движения электрона имеет вид:

.(6.3.3)

       Из формулы (6.3.3) видно, что центробежная сила равна кулоновской силе, где .

       Подставим значение υ из (6.3.2) в (6.3.3) и получим выражение для радиусов стационарных орбит (рис.6.6,б):

.(6.3.4)

       Радиус первой орбиты водородного атома называют боровским радиусом. При n =1, Z = 1 для водорода имеем:

Å = 0,529·10–10 м.

       Внутренняя энергия атома слагается из кинетической энергии электрона (ядро неподвижно) и потенциальной энергией взаимодействия электрона с ядром:

.

       Из уравнения движения электрона следует, что , т.е. кинетическая энергия равна потенциальной. Тогда можно записать:

.

       Подставим сюда выражение для радиуса первой орбиты и получим:

.(6.3.5)

       Здесь учтено, что постоянная Планка , т.е. .

       Для атома водорода при Z = 1 имеем:

.(6.3.6)

       Из формулы (6.3.6) видно, что принимает только дискретные значения энергии, т.к. n = 1, 2, 3….

       Схема энергетических уровней, определяемых уравнением (6.3.6) показана на рис. 6.1 и 6.7.

Рис. 6.7

       При переходе электрона в атоме водорода из состояния n в состояние k излучается фотон с энергией:

.

       Частота излучения:

.

       Получена обобщенная формула Бальмера, которая хорошо согласуется с экспериментом. Выражение перед скобками, как уже было сказано, носит название постоянной Ридберга:

.

       Серьезным успехом теории Бора явилось вычисление постоянной Ридберга для водородоподобных систем и объяснение структуры их линейчатых спектров. Бору удалось объяснить линии спектра ионизованного гелия.

Он теоретически вычислил отношение массы протона к массе электрона , что находилось в соответствии с экспериментом, является важным подтверждением основных идей, содержащихся в его теории. Теория Бора сыграла огромную роль в создании атомной физики.

В период ее развития (1913–1925) были сделаны важные открытия, навсегда вошедшие в сокровищницу мировой науки.

       Однако, наряду с успехами, в теории Бора с самого начала обнаружились существенные недостатки. Главнейшим из них была внутренняя противоречивость теории: механическое соединение классической физики с квантовыми постулатами.

Теория не могла объяснить вопрос об интенсивностях спектральных линий.

Серьезной неудачей являлась абсолютная невозможность применить теорию для объяснения спектров атома гелия, содержащего два электрона на орбите и тем более для многоэлектронных атомов (рис. 6.8).

Рис.6.8

       Стало ясно, что теория Бора является лишь переходным этапом на пути создания более общей и правильной теории. Такой теорией и явилась квантовая механика.

       Для просмотра демонстраций щелкните по соответствующей гиперссылке:
       Возбужденное состояние атома.      Вынужденное излучение атома.      Спонтанное излучение атома.
       Тормозное рентгеновское излучение.

Источник: http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F%20%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0.%20%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D0%B8%20%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0.%20%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%86/06-3.htm

Квантовая теория Бора

Квантовая теория Бора

Нильс Бор (1885–1962) работал в 1912 году у Резерфорда, который проводил многочисленные опыты по рассеянию. Затем физик вернулся в Копенгаген, где и представил общественности множество новых идей.

Ученый хотел объяснить ряд физических явлений, помимо только что открытых в «ядерных» экспериментах.

Теперь, была полностью отвергнута представленная ранее модель атома, в результате чего дискретные и узкие спектральные линии казались все менее понятными в излучении трубок и эмпирические закономерности.

Постулаты Бора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ»>

Рисунок 1. Постулаты Бора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

По утверждениям ученого, для определенного металла можно выделить собственную пороговую частоту. Опыты продемонстрировали, что все вещества, которые тормозят действие электростатического поля, уменьшают до нуля ток движущихся в цепи фотоэлектронов. Этот процесс не зависит от интенсивности поглощенного света, но представляет собой длину волны.

Определение 1

Электромагнитная теория Бора – это совокупность идей о происхождении электромагнитных волн, предназначенных для испускания электрона с любой скоростью в атоме для поглощения необходимого количества энергии.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Бор смог применить квантовую гипотезу к описанию основных орбит электронов в атомах и их постоянного излучения. Исследователь отбросил предположение о том, что физические тела ведут себя подобно неким осцилляторам, а вместо этого учредил динамику атома в виде движущихся по определенной линии электронов, наподобие движения планет по орбитам вокруг светила.

Мощность электростатического притяжения одного электрона ядром считается центростремительной силой, которая заставляет элементарные частицы двигаться строго по круговой орбите радиуса r со скоростью $v$.

Таким образом, Бор со своей гипотезой с самого начала смог получить невероятный успех в научном мире, предоставив качественную и количественную трактовку линиям водородного потенциала и использовав в своих работах идеи Планка и Эйнштейна о квантах в теории активных оптических спектров.

Постулаты Бора

Бор предположил, что все электроны двигаются в атоме исключительно под воздействием стационарных орбит, взяв за основу своих теорий модель атома Резерфорда.

Ученый утверждал, что в каждом атоме есть несколько таких орбит, следовательно, каждому из них необходимо предоставить личный номер $n = 1, 2, 3, …$ Причем, чем ближе к самому атому находится орбита, тем меньшей энергией преломления обладает электрон. Располагаясь на таких орбитах, электроны не в силах самостоятельно излучать и не поглощать энергию.

Энергетическая сила атома равна $En$. Излучение энергии наблюдается тогда, когда элементы переходит скачкообразно с одной орбиты на другую. Она передается определенными порциями, которые в физике называются квантами. Квант – абсолютная и неделимая величина.

Свои постулаты Бор озвучил еще в начале 1913 года следующим образом:

  1. Атом может располагаться только в особенных квантовых или стационарных состояниях, в которых не возникает излучение электромагнитных волн. Каждому из этих процессов соответствует энергия $En$.
  2. Энергия поглощается или излучается посредством трансформации электрона в иное энергетическое состояния, то есть с одной орбиты на другую. Величина одного кванта энергии пропорциональна разности общих энергий стационарных состояний. Энергия отдает свои ресурсы, когда происходит плавный переход с верхнего уровня на нижний, а при переходе с самой низкой точки до верхней энергетическая сила поглощается.

Замечание 1

В этом плане гипотеза Бора достаточно противоречива и неоднозначна. Она не является ни квантовой, ни классической

Поэтому ученые иногда называют ее полуклассической. Бор дополнил классическое представление о строении атома теорией квантования орбит.

Физик конкретизировал принцип прерывистости энергетических состояний водородоподобных элементов, которые включают в себя только один электрон.

Но эта идея не работает для атомов, которые находятся в таблице Менделеева за водородом в результате вскоре на смену ей пришла современная квантовая механика.

Трудности применения теории Бора в квантовой механике

Рисунок 2. Трудности применения теории Бора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Наибольший успех гипотеза Бора имела в использовании к атому водорода, для которого вполне реально построить количественную теорию спектра. Однако создать аналогичное утверждение для следующего за водородом атома гелия на базе идей Бора так и не удалось.

Это возможно объяснить тем, что теория ученого считается половинчатой, следовательно, вызывает внутреннее противоречие.

С одной стороны, при создании теории атома водорода применялись обычные законы механики Ньютона и известный всем закон Кулона, а с другой — использовались квантовые постулаты, не связанные с механическими представлениями Ньютона и электродинамикой Максвелла.

Замечание 2

Постепенное введение в физику квантовых теорий требовало кардинальной переработки как электродинамических учений, так и механики.

Такая трансформация была осуществлена в начале XX столетия, когда разрабатывались новые физические гипотезы. Постулаты Бора в результате оказались правильными и необходимыми для квантовой физики. Но они исследовались уже не как теории, а как следствия ключевых принципов этих постулатов. Концепция же квантования Бора, как оказалось, подходит далеко не ко всем элементам.

По утверждениям исследователя, электрон находится большую часть времени на определенном расстоянии от ядра. Этот показатель можно представить в виде грубого аналога радиуса орбиты.

Фотография атоме не походила бы на привычное изображение Солнечной системы, а напоминала бы непонятное расплывчатое пятно, полученное при запечатлении бабочки, которая порхает возле фонаря.

На сегодняшний день с помощью квантовой механики возможно ответить практически на любой вопрос, относящийся напрямую к свойствам электронных оболочек атомов.

Квантово-механический подход Бора

Квантово-механический подход Бора к атомным проблемам позволил разрешить ученым ряд вопросов:

  • исключить волновую механику в корпускулярной трактовке явлений;
  • кардинально изменить уравнения, которые основаны на представлении об электроне, как о точечном заряде;
  • дополнить более точной механикой ранее представленную теорию Зоммерфельда, в результате чего удалось объяснить широкий круг явлений.

Стало понятным существование целой серии спектральных линий действующего водорода, наличие их неопределенной структуры, характеристики постоянного рассеяния электронов в газах и смещение в атомах спектральных линий. Кроме того, удалось точно определить потенциал ионизации водорода, но трудности все же остались.

Замечание 3

Теория Бора давала прекрасные результаты в случае одноэлектронных атомов, но она не смогла детально описать обычный атом гелия, который включает в себя два электрона и другие многоэлектронные частицы.

Наконец, и постулаты Бора выглядели совершенно произвольными при изучении квантования момента импульса на электронных орбитах. Дело в том, что в те времена два принципа построения сложных атомов были неизвестны, это — принцип запрета Паули и существование у электрона спина.

Недостатки гипотезы Бора, которая базировалась на механике классических частиц наряду с действием квантовых постулатов, высветили основную проблему правильной трактовки движения электронов на малых расстояниях.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/kvantovaya_teoriya/kvantovaya_teoriya_bora/

Атом Бора

Квантовая теория Бора

Электроны в атоме могут находиться только на разрешенных орбитах.

Когда Джон Дальтон впервые в истории современной науки предложил атомную теорию строения вещества, атомы представлялись ему неделимыми, наподобие микроскопических бильярдных шаров.

Однако на протяжении всего XIX столетия становилось всё очевиднее, что такая модель неприемлема. Поворотной точкой стало открытие электрона Дж. Дж. Томсоном в 1897 году, из которого следовало, что атом состоит из отдельных частиц — прямое свидетельство против его неделимости.

Последним гвоздем в крышку гроба неделимого атома стало открытие в 1911 году атомного ядра (см. Опыт Резерфорда).

После этих открытий стало ясно, что атом не просто делим, но что он еще и обладает дискретной структурой: состоит из массивного, положительно заряженного центрального ядра и движущихся по орбитам вокруг него легких, отрицательно заряженных электронов.

Но с этой простой планетарной моделью атома тут же возникли проблемы. Прежде всего, согласно физическим законам того времени, такой атом не мог бы просуществовать дольше доли мгновения — на наше счастье, мы имеем все основания утверждать, что этот факт опытом не подтверждается.

Аргументация была такова: в соответствии с законами механики Ньютона, электрон, находящийся на орбите, движется с ускорением. Следовательно, согласно уравнениям Максвелла, он должен излучать электромагнитные волны и, как следствие, терять энергию (в силу закона сохранения энергии; см.

Уравнение состояния идеального газа) и вскоре сойти с орбиты и упасть на ядро. Это стандартная задачка по физике для студентов-первокурсников, и любой из них легко докажет путем таких рассуждений, что планетарный атом не просуществует и секунды.

Очевидно, что-то было не так в этой простой модели строения атома, раз реальные атомы, окружающие нас, просуществовали миллиарды лет.

Разрешить эту проблему и направить физиков по верному пути понимания атомной структуры удалось молодому датскому теоретику Нильсу Бору, недавно прибывшему на стажировку в Англию после защиты докторской диссертации у себя на родине.

За отправную точку Бор принял новые постулаты квантовой механики, согласно которым на субатомном уровне энергия испускается исключительно порциями, которые получили название «кванты». Немецкий физик Макс Планк воспользовался положением о том, что атомы излучают свет отдельными частицами (позже Альберт Эйнштейн назвал их «фотоны»), для разрешения застарелой проблемы излучения черного тела.

Используя концепцию фотонов, Альберт Эйнштейн теоретически объяснил фотоэлектрический эффект. За свои работы и Планк, и Эйнштейн получили по Нобелевской премии.

Бор развил квантовую теорию еще на шаг и применил ее к состоянию электронов на атомных орбитах. Говоря научным языком, он предположил, что угловой момент электрона (см. Опыт Штерна—Герлаха) квантуется.

Далее он показал, что в этом случае электрон не может находиться на произвольном удалении от атомного ядра, а может быть лишь на ряде фиксированных орбит, получивших название «разрешенные орбиты».

Электроны, находящиеся на таких орбитах, не могут излучать электромагнитные волны произвольной интенсивности и частоты, иначе им, скорее всего, пришлось бы перейти на более низкую, неразрешенную орбиту. Поэтому они и удерживаются на своей более высокой орбите, подобно самолету в аэропорту отправления, когда аэропорт назначения закрыт по причине нелетной погоды.

Однако электроны могут переходить на другую разрешенную орбиту. Как и большинство явлений в мире квантовой механики, этот процесс не так просто представить наглядно. Электрон просто исчезает с одной орбиты и материализуется на другой, не пересекая пространства между ними.

Этот эффект назвали «квантовым прыжком», или «квантовым скачком». Позже этот термин обрел широкую популярность и вошел в наш лексикон со значением «внезапное, стремительное улучшение» («Настоящий квантовый скачок в технологии производства наручных часов!»).

Если электрон перескакивает на более низкую орбиту, он теряет энергию и, соответственно, испускает квант света — фотон фиксированной энергии с фиксированной длиной волны.

На глаз мы различаем фотоны разных энергий по цвету — раскаленная на огне медная проволока светится синим, а натриевая лампа уличного освещения — желтым. Для перехода на более высокую орбиту электрон должен, соответственно, поглотить фотон.

В картине атома по Бору, таким образом, электроны переходят вниз и вверх по орбитам дискретными скачками — с одной разрешенной орбиты на другую, подобно тому, как мы поднимаемся и спускаемся по ступеням лестницы. Каждый скачок обязательно сопровождается испусканием или поглощением кванта энергии электромагнитного излучения, который мы называем фотоном.

Со временем интуитивная гипотеза Бора уступила место строгой систематической формулировке в рамках законов квантовой механики и, в частности, концепции двойственной природы элементарных частиц — корпускулярно-волновой (см. Принцип дополнительности).

Сегодня электроны представляются нам не микроскопическими планетами, обращающимися вокруг атомного ядра, а волнами вероятности, плещущимися внутри своих орбит — подобно приливам и отливам в тороидальном бассейне — и подчиняющимися уравнению Шрёдингера.

Современные физики, как само собой разумеющееся, рассчитывают характеристики этих волн для самых сложных по структуре атомов и используют их для объяснения свойств и поведения этих атомов.

Однако основополагающую картину всей современной квантовой механики нарисовал в своем великом прозрении Нильс Бор — в далеком теперь 1913 году.

См. также:

Источник: https://elementy.ru/trefil/8/Atom_Bora

Квантовые постулаты Бора. Боровская теория атома водорода

Квантовая теория Бора

Первый шаг на пути разрешения противоречий между теорией и результатами эксперимента в физике атома был сделан в 1913 г. Н. Бором. Свои представ­ления о механизме излучения и поглощения света атомом он сформулировал в виде следующих постулатов.

Первый постулат Бора: атом­ может находиться только в некоторых состояниях, в которых не происходит излучения, хотя при этом электроны в атоме движутся с ускорением. Такие состояния называются стационарными состояниями атома.

Второй постулат Бора: излучение света атомом происходит при переходе атома из одного стационарного состояния с большей энергией в другое стационарное состояние с меньшей энергией. При этом энергия  кванта света определяется уравнением:

,(18.1)

где Еn — энергия начального состояния; Еk — энергия конечного состояния.

При поглощении кванта света или любой другой энергии атом переходит из одного стационарного состояния с меньшей энергией в другое стационарное состояние с большей энергией.

Для наглядного представления возможных энергетических состояний атомов и переходов атомов из одного состояния в другое используются энергетические диаграммы, на которых каждое стационарное состояние атома отмечается гори­зонтальной линией, называемой энергетическим уровнем (рис. 18.2).

Все стационарные состояния, кроме одного, являются ста­ционарными лишь условно. Бесконечно долго каждый атом может находиться лишь в стационарном состоянии с минималь­ной энергией Е1 . Это состояние атома называется основным состоянием. Все остальные стационарные состояния атома с энергиями Е2, Е3 , …, Еп называются возбужденными состояниями.

Ниже всех остальных на диаграмме располагается энергетический уровень основного состояния атома, энергетические уровни возбужденных состояний располагаются над основным уровнем на расстояниях, пропорциональных разности энергий возбужденного и основного состояний.

Переходы атома из одного состояния в другое изображаются вертикальными линиями между соответствующими уровнями на диаграмме энергий, направление перехода обозначается стрелкой (рис. 18.2).

В результате соударения с другим атомом, с любой заряженной частицей или при поглощении фотона атом может перейти из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией (рис. 18.2а).

Из любого возбужденного состояния атом самопроизвольно переходит в основное состояние или в другое возбужденное состояние с меньшей энергией. Этот переход сопровождается излучением фотонов (рис. 18.2б).

Время жизни атомов в возбужденных состояниях обычно не превышает 10-7-10-9 с.

Основное изменение, внесенное в физику атома постулатами Бора, заключалось в отказе от представлений о непрерыв­ности изменения всех физических величин и в принятии идеи квантования значений физических величин, которыми описыва­ется внутреннее состояние атома. Квантование энергии атома объясняет линейчатый спектр излучения атомов.

Линейчатые спектры были открыты еще в начале XIX в., однако закономерности линейчатых спектров и их происхождение долго не удавалось установить. Первые успехи были достигнуты при изучении спектра водо­рода.

Экспериментально было обнаружено, что спектральные линии группируются в отдельные серии.

Анализ измеренных значений длин волн позволил получить эмпирическую формулу, по которой можно было рассчитать значения этих длин волн:

, (18.2)

где R = 1,097×107 м-1 — постоянная Ридберга; k и n – целые числа; k=1, n =2, 3, 4…- серия Лаймана (ультрафиолетовая область спектра); k=2, n=3, 4, 5…- серия Бальмера (видимая и близкая ультрафиолетовая область); k=3, n=4, 5, 6…- серия Пашена (инфракрасная область спек­тра). Эта формула получила название – обобщенная формула Бальмера.

Боровская теория атома водорода была разработана с использованием законов классической механики Ньютона и постулатов Бора. Для электрона, движущегося по стационарной орбите с номером n, Бор записал второй закон Ньютона:

, (18.3)

и правило квантования стационарных орбит:

, (18.4)

где m – масса электрона; vn – скорость электрона на орбите радиуса rn; — постоянная Планка с чертой (= 1,054×10-34Дж×с); е – элементарный электрический заряд.

Из уравнений (18.3) и (18.4) были получены следующие формулы:

, (18.5)

где ro = 0,529×10-10 м — боровский радиус атома водорода, n- номер орбиты; rn – радиус стационарной орбиты с номером n;

, (18.6)

где En — энергия стационарного состояния атома водорода; eo — электрическая постоянная, h- постоянная Планка, Ei=13,6 эВ — энергия ионизации атома водорода.

Второй постулат Бора позволяет определить энергию кванта света, излучаемого атомом, и длину волны излучения:

,(18.7)

. (18,8)

Последняя формула находится в прекрасном согласии с экспериментальной формулой (18.2).

Боровская теория атома водорода позволяет объяснить происхождение линейчатых спектров испускания, связывая их появление с наличием дискретного ряда энергетических состояний атомов и переходами между ними.

Согласно представлениям Бора, движение электронов вокруг ядра в стационарных состояниях определяется законами обыч­ной механики, для описания же процессов перехода атома из одного стационарного состояния в другое эти законы не примени­мы, и следует воспользоваться квантовыми представлениями.

На рис. 18.3 представлена схема энергетических уровней атома водорода. Значения энергии каждого уровня рассчитывались по формуле (18.6).

Стрелками показаны переходы атома из одного стационарного состояния в другое, которые сопровождаются излучением квантов света.

Серия Лаймана возникает при переходе атомов с вышележащих уровней энергии на первый (основной, n=1), серия Бальмера – при переходе на второй уровень энергии (n=2), серия Пашена – при переходе на третий уровень энергии (n=3).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/2_58587_kvantovie-postulati-bora-borovskaya-teoriya-atoma-vodoroda.html

Постулаты и формулы Бора для атома водорода, а также правило квантования Бора кратко

Квантовая теория Бора

Квантовые постулаты Бора, объясняющие до этого не понимаемые физиками процессы, происходящие в атомах, стали фундаментом, на котором впоследствии выросла квантовая физика.

В основу квантовой теории, разработанной Нильсом Бором, входят три постулата, сформулированные им в результате экспериментов либо наблюдений за поведением атомов различных веществ, правило квантования, выведенное на основе изучения атома водорода, и несколько формул, математически объясняющих постулаты Бора.

  • Постулаты, входящие в квантовую теорию Бора
  • Первое правило
  • Второе правило теории
  • Третий постулат Бора
  • Атом водорода и правило квантования
  • Значение постулатов и их влияние на научный мир

поможет вам лучше понять теорию, если во время чтения статьи возникнут вопросы. Посмотреть видео о правилах теории отца квантовой физики вы можете, перейдя по ссылкам:

  • https://www..com/watch?v=b0jRlO768nw;
  • https://.com/video290915595_171732857.

Первое правило

Первое правило гласит, что энергия En в системах, образованных из атомов, может существовать, только если эти атомы находятся в специализированных или, иными словами, квантовых состояниях. В других случаях атом не отдаёт свою энергию в окружающую его среду.

Это правило, выведенное учёным, абсолютно противоречит знаниям, накопленным классической механикой. Согласно аксиомам классической механики, любые атомы либо электроны, которые в настоящее время движутся, обладают энергией, и эта энергия может быть любого рода.

Кроме того, основной вывод из первого постулата одного из отцов квантовой физики в корне противоречит знаниям в области электромагнетизма, полученным Максвеллом в девятнадцатом веке, поскольку допускает возможность движения молекулярных частиц без излучения в окружающее пространство электромагнитных импульсов.

Второе правило теории

Оно гласит, что свет, который излучает атом, является результатом его перехода из состояния, во время которого он обладал большей энергией Ek, в состояние, в котором он обладает уже меньшей энергией En. Формула, рассчитывающая количество энергии, которую излучает в окружающее пространство фотон, представляет собой разность Ek — En.

Исходя из этой формулы, легко рассчитать какова будет частота света, излучаемого фотоном. Для этого нужно разделить разность Ek — En на постоянную Планка.

Второе правило теории Бора предусматривает, что возможен обратный процесс, т. е. атом может вернуться в состояние, где он хранит в себе больший запас энергии, чем был у него ранее, если перед этим он поглотит некоторое количество энергии света.

Третий постулат Бора

Суть его состоит в том, что электрон в атоме либо атом в молекуле переходят с одной орбиты на другую и во время этого либо испускают, либо поглощают энергию. Эта энергия выделяется из них так называемыми квантами или порциями, которые наука может измерить и вычислить.

Третье правило, обнаруженное Бором, было изучено другими известными физиками и подтверждено в результате эксперимента, проведённого учёными Франком и Герцем.

Третий постулат сыграл значительную роль в развитии оптики, поскольку доказал, что атомы испускают только те спектры света, которые способны также и поглотить.

Атом водорода и правило квантования

Для того чтобы разработать модель атома простейшего из известных в настоящее время элементов, водорода, Бор постулировал правило квантования или, иными словами, закономерность, согласно которой определяются уровни энергии электрона в зависимости от его стационарных значений, занимаемых им на орбите.

Отсюда следует, что в зависимости от того, на какой орбите находится электрон в атоме или атом в молекуле определяется коэффициент обладаемой ими энергии.

При помощи правила квантования, опираясь на выведенные Ньютоном законы механики, Нильс Бор смог вычислить значение минимального возможного радиуса орбиты электрона в атоме, а также значения энергии, которые имеют атомы и электроны, находясь в стационарных состояниях.

Значение постулатов и их влияние на научный мир

Несмотря на то что некоторые предположения и мнения, высказанные Бором, в дальнейшем оказались неправильными и ошибочными, за что его нещадно критиковали коллеги по научному цеху и в том числе сам Альберт Эйнштейн, тем не менее его постулаты сыграли важную роль в физике:

  1. Они стали на тот момент единственным логическим и выверенным объяснением того, что происходит в нашем мире на микроуровне, как протекают в нём процессы и каким закономерностям они подчиняются.
  2. Правило квантования и постулаты помогли учёным прояснить некоторые замеченные ими закономерности рентгеновского спектра излучения, а также подтвердить истинность таблицы Менделеева с точки зрения физической науки.
  3. Научное знание, которое Бор передал науке, позволило следующему поколению физиков разрешить вопрос, касающийся деления ядра атома, понять, как можно измерить скорость деления ядра и, самое главное, понять, как можно контролировать этот процесс.

Источник: https://obrazovanie.guru/nauka/kvantovye-postulaty-i-osnovnye-polozheniya-teorii-bora-kratko.html

Booksm
Добавить комментарий