10.Теория атома водорода и водородоподобного иона.
Резерфорд на
основании анализа результатов эксперимента
выдвинул и обосновал планетарную модель
строения атома. Согласно этой модели
атом состоит из тяжелого положительно
заряженного ядра очень малых размеров
(
),
вокруг которого по некоторым орбитам
движутся электроны. Радиусы этих орбит
составляют порядка 
м.
Название "планетарная" у такой
модели атома отражает очевидную аналогию
атома с Солнечной системой, в которой
планеты движутся по некоторым определенным
орбитам вокруг массивного притягивающего
центра - Солнца.Однако, в отличие от
планетарной модели Солнечной системы,
планетарная модель атома оказывается
внутренне противоречивой с точки зрения
классической физики. Электрон
в атоме может двигаться только по
определенным стационарным орбитам,
каждой из которых можно приписать
определенный номер 
.
Такое движение соответствует стационарному
состоянию атома с неизменной полной
энергией 
.
Это означает, что движущийся по
стационарной замкнутой орбите электрон,
вопреки законам классической
электродинамики, не излучает
энергии.2. Разрешенными
стационарными орбитами являются только
те, для которых угловой момент
импульса 
электрона
равен целому кратному величины постоянной
Планка 
.
Поэтому для 
-ой
стационарной орбиты выполняется условие
квантования
Полная энергия электрона в атоме оказалась отрицательной, так как, по определению, отрицательна потенциальная электростатическая энергия взаимодействия электрона с ядром. С ростом номера орбиты полная энергия электрона в атоме
ВОРОДОПОДОБНЫЕ ИОНЫ (АТОМЫ) - атом Н и ионы, состоящие, как и Н, из ядра и одного электрона (напр., однократно ионизованный Не, двукратно ионизованный Li). К водородоподобным атомам относят также атомы и ионы с одним высоковозбужденным (ридберговским)
электроном. Спектры водородоподобных атомов сходны со спектром Н.
11) Спектр атома водорода
При изучении излучения ученым удалось установить
общие закономерности в характере спектров и найти ряд эмпирических законов, которым они подчиняются. Было установлено, что спектральные линии всех элементов можно разбить на ряд серий. В 1885 году Бальмеру удалось найти формулу, описывающую распределение спектральных линий видимогоспектра водорода:
12) Опыт Франка - Герца
- опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома.
В опыте наблюдался монотонный рост I при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 в, то есть электроны с энергией Е < 4,9 эв испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась. При значении V = 4,9 в (и кратных ему значениях 9,8 в, 14,7 в) появлялись резкие спады тока. Это определённым образом указывало на то, что при этих значениях V соударения электронов с атомами носят неупругий характер, т. е. энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg. При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.
Таким образом, опыт Франка - Герца показал, что спектр поглощаемой атомом энергии не непрерывен, а дискретен, минимальная порция (квант электромагнитного поля), которую может поглотить атом Hg, равна 4,9 эВ. Значение длины волны λ = 253,7 нм свечения паров Hg, возникавшее при V > 4,9 В, оказалось в соответствии со вторым постулатом Бора.
Рис.
1. Схема опыта Франка-Герца.