1 ТЕМА
1.1Предмет и задачи атомной физики, её место среди других физических наук.
К атомной физике относятся вопросы строения атомных оболочек и изучение явлений, обусловленных свойствами и процессами в атомных оболочках. Атомная физика рассмотрение лишь явлений, в которых наиболее просто и очевидно проявляются фундаментальные квантовомеханические закономерности, позволяющие сформулировать квантовомеханические понятия и соответствующую модель этой области явлений.
1.2Сериальные закономерности в атомных спектрах, комбинационный принцип Ритца, термы.
Изолированные атомы в виде разреженного
газа или паров металла испускают спектр,
состоящий из отдельных спектральных
линий. В соответствии с этим спектр
испускания атомов называется линейчатым.
Было замечено, что линии в спектрах
атомов расположены не беспорядочно, а
объединяются в группы или, как их
называют, серии линий. Линии располагаются
не беспорядочным образом, а в определённом
порядке. Расстояние между линиями
убывает от более длинных волн к коротким.
Бальмер установил, что длины волн могут
быть представлены формулой
,
где λ
-константа,
n=3,4,5,…
Дальнейшие исследования показали, что
в спектре имеется ещё несколько серий.
В ультрафиолетовой части – Лаймана,
остальные в инфракрасной. Все серии
могут быть представлены виде одной
формулы
,
где R-постоянная Ридберга,
m=1 для Лаймана, m=2
для Бальмера, m=3 для Пашена,
m=4 для Брэкета, m=5
для Пфунда, а n=m+1,
m+2,… При возрастании n
частота линии в каждой серии стремится
к предельному значению
которое называется границей серии.
Возьмём ряд значений выражения
,
где n=1,2,3,… Частота любой
линии спектра может быть представлена
в виде разности двух чисел ряда. Эти
числа называются термами. Так частота
первой линии серии Бальмера равна
T(2)-T(3).
Частоты линий могут быть представленны
в виде разностей двух термов
,
в этом и заключается комбинационный
принцип Ритца.
1.3Класическая модель атома Томсана.
Согласно модели атома Томсана атом
представляет собой равномерно заполненную
положительным электричеством сферу,
внутри которой находится электрон.
Суммарный положительный заряд сферы
равен заряду электрона, так что атом в
целом нейтрален. Напряжённость внутри
определяется выражением
,
где e-заряд сферы, R-её
радиус. Тогда на электрон на расстоянии
r от центра сферы будет
действовать сила
,
тогда электрон будет совершать колебания
.
Выразим R-радиус атома
.
Подставив величины значение R
совпадёт по порядку с газокинетическими
размерами атома, что можно было бы
рассматривать как подтверждение теории.
Однако в дальнейшем выяснилась
несостоятельность теории Томсона.
1.4Основы классической теории электромагнитного излучения.
После открытия электронов стало ясно, что именно их движениями обусловлено испускание света. С особенной убедительностью это вытекало из эффекта Зеемана о влиянии магнитного поля на испускание света (в присутствии магнитного поля квантовая частица, обладающая спиновым магнитным моментом, приобретает дополнительную энергию пропорциональную его магнитному моменту, приобретённая энергия приводит к снятию вырождения атомных состояний по магнитному квантовому числу и расщеплению атомных линий). Теория этого явления, разработанная Лоренцом, позволила вычислить величину e/m для элементарных центров излучения, и оказалось, что она удовлетворительно совпадает с величиной удельного заряда для свободных электронов. Таким образом, мы должны рассматривать испускания света согласно классической физике. Оказалось, что большой круг оптических явлений можно удовлетворительно объяснить, рассматривая электроны как микроскопические вибраторы, посылающие электромагнитные волны.
2 Тема