
- •1. Предмет и задачи атомной физики, ее место среди других физических наук. Микромир. Масштабы. Экспериментальные данные о строении атома.
- •2. Сериальные закономерности в атомных спектрах, комбинационный принцип Ритца, термы. Классическая модель атома Томсона.
- •3. Элементы классической теории электромагнитного излучения.
- •4. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Вывод формулы Резерфорда для рассеяния a-частиц.
- •5. Следствия из опытов Резерфорда. Экспериментальная проверка формулы Резерфорда. Планетарная модель атома Резерфорда. Столкновение частиц. Сечение рассеяния.
- •6. Модель атома водорода по н.Бору. Теория н.Бора для атома водорода. Постулаты Бора.
- •7. Доказательство существования дискретной структуры энергетических уровней атомов.
- •8. Опыты Франка и Герца.
- •9. Спектральные серии водородоподобных атомов. Принцип соответствия. Недостатки теории Бора.
- •10. Частицы и волны. Корпускулярно-волновой дуализм. Волновая функция.
- •11. Гипотеза де Бройля и ее экспериментальное подтверждение на примере дифракции электронов, атомов, нейтронов.
- •12. Свойства волн де Бройля. Фазовая и групповая скорости волн де Бройля.
- •13. Опыты Девиссона – Джермера и Томсона.
- •14. Волновой пакет. Статистический характер связи корпускулярных и волновых свойств.
- •15. Основы квантовой механики. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Принцип суперпозиции. Операторы физических величин. Собственные значения и собственные функции операторов.
- •17. Волновое уравнение Клейна – Гордона.
- •18. Временное и стационарное уравнения Шредингера.
- •19. Основы квантово-механического представления о строении атома.
- •20. Уравнение Шредингера для атома водорода. Физический смысл квантовых чисел. Правила отбора.
- •22. Атомы щелочных металлов. Спектры атомов щелочных металлов. Серии в спектрах щелочных металлов и их происхождение. Закон Мозли.
- •23. Гипотеза Уленбека и Гаудсмита. Спин электрона.
- •24. Принцип Паули и заполнение атомных состояний электронами. Атомные оболочки и подоболочки. Электронная конфигурация. Объяснение периодических свойств и строения системы элементов д.Менделеева
- •25. Магнитные свойства атомов. Орбитальный, механический и магнитный моменты электрона. Магнетон Бора.
- •26. Полный магнитный момент одноэлектронного атома. Гиромагнитное отношение для орбитальных моментов. Энергия атома в магнитном поле.
- •27. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение.
- •27. Серии в спектре характеристического излучения и его особенности. Прохождение рентгеновских лучей через вещество. Детекторы для контроля рентгеновского излучения.
- •28. Применение рентгеновских лучей
9. Спектральные серии водородоподобных атомов. Принцип соответствия. Недостатки теории Бора.
Водородоподобными атомами и системами называются структуры, состоящие из двух точечных масс, между которыми действуют электрические силы притяжения. Прототипом всех водородоподобных атомов и систем является атом водорода, состоящий из протона с зарядом е и электрона с
зарядом -е.
Принцип соответствия.
В квантовой механике принципом соответствия называется утверждение о том, что поведение квантовомеханической системы стремится к классической физике в пределе больших квантовых чисел. Этот принцип ввёл Нильс Бор в 1923 году.
Правила квантовой механики очень успешно применяются в описании микроскопических объектов, типа атомов и элементарных частиц. С другой стороны, эксперименты показывают, что разнообразные макроскопические системы (пружина, конденсатор и т.д) можно достаточно точно описать в соответствии с классическими теориями, используя классическую механику и классическую электродинамику (хотя существуют макроскопические системы, демонстрирующие квантовое поведение, например, сверхтекучий жидкий гелий или сверхпроводники). Однако, весьма разумно полагать, что окончательные законы физики должны быть независимыми от размера описываемых физических объектов. Это предпосылка для принципа соответствия Бора, который утверждает, что классическая физика должна появиться как приближение к квантовой физике, поскольку системы становятся большими.
Условия,
при которых квантовая и классическая
механики совпадают, называются
классическим пределом. Бор предложил
грубый критерий для классического
предела: переход происходит, когда
квантовые числа, описывающие систему
являются большими, означая или возбуждение
системы до больших квантовых чисел, или
то, что система описана большим набором
квантовых чисел, или оба случая. Более
современная формулировка говорит, что
классическое приближение справедливо
при больших значениях действия
.
Принцип соответствия — один из инструментов, доступных физикам для того, чтобы выбрать соответствующую действительности квантовую теорию. Принципы квантовой механики довольно широки — например, они заявляют, что состояния физической системы занимают Гильбертово пространство, но не говорят, какое именно. Принцип соответствия ограничивает выбор теми пространствами, которые воспроизводят классическую механику в классическом пределе.
Недостатки теории Бора.
1)Не смогла объяснить интенсивность спектральных линий.
2)Справедлива только для водородоподобных атомов и не работает для атомов, следующих за ним в таблице Менделеева.
3)Теория Бора логически противоречива: не является ни классической, ни квантовой. В системе двух уравнений, лежащих в её основе, одно — уравнение движения электрона — классическое, другое — уравнение квантования орбит — квантовое.
Теория Бора являлась недостаточно последовательной и общей. Поэтому она в дальнейшем была заменена современной квантовой механикой, основанной на более общих и непротиворечивых исходных положениях. Сейчас известно, что постулаты Бора являются следствиями более общих квантовых законов. Но правила квантования типа широко используются и в наши дни как приближенные соотношения: их точность часто бывает очень высокой.