44.Томсон

предложил модель атома, согласно которой атом представ-

ляет собой равномерно заполненный положительным зарядом шар,

внутри которого находятся электроны. Суммарный положительный

заряд шара равен суммарному заряду электронов.

На основании опытов Резерфорд пришел к выводу,-

атомы состоят из ядра, малого по сравнению с размерами всего атома,

в котором сосредоточена почти вся масса атома. Вокруг ядра движутся

электроны, масса которых мала по сравнению с массой ядра.

Бор -постулаты:

• Атом (и всякая атомная система) может находиться не во всех

состояниях, допускаемых классической механикой, а только в не-

которых избранных (квантовых) состояниях, характеризующихся

определенными значениями энергии. В этих состояниях атом не

излучает и не поглощает энергию.

• Переход из одного стационарного состояния в другое сопровож-

дается излучением или поглощением одного светового кванта с

Опыт Франка и Герца

В опытах использовалась трубка (рис. 6.9), заполненная

парами ртути при давлении р ≈ 1 мм рт. ст. и три

электрода: катод, сетка и анод.

Электроны ускорялись разностью потенциалов 

U между катодом и сеткой. Эту разность потенциалов

можно было изменять с помощью потенциометра П.

Между сеткой и анодом тормозящее поле 0,5 В (метод з

адерживающих потенциалов).

 

Определялась зависимость тока через гальванометр Г 

от разности потенциалов между катодом и сеткой U. В

эксперименте была получена зависимость, изображенная н

а рис. 6.10. ЗдесьU = 4,86 В – соответствует первому потенциалу возбуждения.

 

 

 

Согласно боровской теории, каждый из атомов ртути

может получить лишь вполне определенную энергию,

переходя в одно из возбужденных состояний.

Поэтому если в атомах действительно существуют

стационарные состояния, то электроны, сталкиваясь

с атомами ртути, должны терять энергию дискретно, 

определенными порциями, равными разности энергии с

оответствующих стационарных состояний атома.

 

Из опыта следует, что при увеличении ускоряющего

потенциала вплоть до 4,86 В анодный ток возрастает

монотонно, его значение проходит через максимум (4,86 В),

затем резко уменьшается и возрастает вновь. 

Таким образом, опыт показал, что электроны передают свою

энергию атомам ртути порциями, причем 4,86 эВ – наименьшая

возможная порция, которая может быть поглощена атомом

ртути в основном энергетическом состоянии. Следовательно,

идея Бора о существовании в атомах стационарных состояний

блестяще выдержала проверку экспериментом.

 

Теория водородоподобного атома:

электроны в атоме, двигаясь по

круговым орбитам, принимают не только дискретные значения энергии,

но и дискретные значения момента импульса.

Ридберг получил эмпирическую формулу для частот спектральных линий:  Для серии Бальмера m = 2, n = 3, 4, 5, ... . Для ультрафиолетовой серии (

серия Лаймана) m = 1, n = 2, 3, 4, ... . постоянная Ридберга R = 3,29·10¹⁵ Гц.

Для круговых орбит правило квантования Бора записывается в виде  Здесь m_e – масса электрона, υ – его скорость, r_n – радиус стационарной

круговой орбиты. Правило квантования Бора позволяет вычислить радиусы

стационарных орбит электрона в атоме водорода и определить значения энергий.

Скорость электрона, вращающегося по круговой орбите некоторого радиуса

r в кулоновском поле ядра, как следует из второго закона Ньютона,

определяется соотношением   где e – элементарный заряд, ε₀ – электрическая постоянная.

Скорость электрона υ и радиус стационарной орбиты r_n связаны правилом

квантования Бора. Отсюда следует, что радиусы стационарных круговых о

рбит определяются выражением 

E_p < 0, так как между электроном и ядром действуют силы притяжения.

Подставляя в эту формулу выражения для υ² и r_n, получим:  Согласно второму постулату Бора, при переходе электрона с одной с

тационарной орбиты с энергией En на другую стационарную орбиту с энергией

E_m < E_nатом испускает квант света, частота ν_nm которого равна ΔE_nm / h: