Модель строения атома по Резерфорду. Атомные спектры. Уравнение Ридберга. Соотношение Планка.
В 1911 году Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда»). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. При нагреве вещество испускает излучение. Если излучение имеет одну длину волны, то она называется монохроматическим. В большинстве же случаев излучение характеризуется несколькими длинами волн. При разложении излучения на монохроматические компоненты получается спектр излучения, где отдельные его составляющие выражаются спектральными линиями. Спектры получающиеся при излучении свободными или слабо связанными атомами называются атомными спектрами. Длинны волн соответствующие атомному спектру определяются уравнением Бальмера. В 1910 году Планк высказал что вещества поглощают и испускают энергию дискретными порциями называемыми квантами. Энергия кванта пропорциональна частоте излучения. Постоянная Ридберга — величина, введённая Ридбергом, входящая в уравнение для уровней энергии и спектральных линий. Постоянная Ридберга обозначается как R. Эта постоянная была введена Йоханнесом Робертом Ридбергом в 1890 при изучении спектров излучения атомов. Если считать массу ядра атома бесконечно большой по сравнению с массой электрона (то есть считать, что ядро неподвижно), то постоянная Ридберга будет определяться как
(система
СГС), где m и e — масса и заряд электрона,
c — скорость света, а — постоянная
Дирака или приведённая постоянная
Планка R = 109737,316 см-1. При учёте движения
ядра масса электрона заменяется
приведённой массой электрона и ядра и
тогда
,
где Mi — масса ядра атома.
Модель Бора строения атома водорода. Постулаты Бора
В 1910 Бор предложил модель строения атома водорода согласно которой электроны двигаются вокруг ядра не по любым, а лишь по разрешенным орбитам, на которых электрон обладает определенными энергиями. При переходе электрона с одной орбиты на другую атом поглощает или испускает энергию в виде кванта. Каждая орбита имеет номер который назвали главным квантовым числом. Атом водорода обладает минимальной энергией когда электрон находится на первой орбите. Такое состояние называется основным. Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) В атоме существуют некоторые стационарные состояния, не изменяющиеся во времени без внешних воздействий. В этих состояниях атом не излучает электромагнитных волн Второй постулат Бора (правило частот)при переходе атома из одного стационарного состояния в другое им испускается или поглощается один квант энергии. Используя данные постулаты и законы классической механики, Бор предложил модель атома, ныне именуемую Боровской моделью атома.