7.Постулаты Бора. Спектр атома водорода

Излучение не взаимодействующих друг с другом атомов (атомарный газ) состоит из набора волн определённых длин (частот), образующих некоторый дискретный набор, спектр испускания атомов – линейчатый.

Простейший атом – атом водорода может быть описанформулами: (ультрафиолетовые лучи); (видимые лучи); (инфракрасные лучи).

Обобщённая формула Бальмера: , R – постоянная Ридберга.

Характер спектра излучения говорит о строении атомов. Планетарная модель была построена на основе опытов Резерфорда: атом состоит из тяжелого ядра, вокруг которого расположено Z отрицательно заряженных электронов, которые движутся под действием кулоновских сил вокруг ядра.

Недостатки модели: 1). Электрон при движении теряет свою энергию в виде излучения и падает на ядро, поэтому его время жизни крайне мало. 2). Спектр излучения получается непрерывным.

Для преодоления противоречий Бор постулировал: а) Из набора возможных орбит реализуются лишь некоторые из них, удовлетворяющие условиям: ; n – условия квантования Бора. Электрон, находясь на этих орбитах не теряет энергию (не излучает), такие орбиты называют стационарными. б). Излучение испускается квантами, энергия которых: . При излучении электрон переходит с одной стационарной орбиты на другую, поэтому: –энергия кванта равна разности начальной и конечной энергии.

25. Представление о первоначальной модели атома Резерфорда.

Представление об атомах как о неделимых мельчайших частицах вещества возникло в античные времена. Известно, что планетарная (ядерная) модель атома была предложена и обоснована английским физиком Э. Резерфордом(1911–1912).

Согласно модели Резерфорда практически вся масса атома и весь его положительный заряд Q = Ze сосредоточены в ядре атома – малой по сравнению с объемом всего атома области с линейными размерами (10 в -15 степени) – (10 в -14 степени) м.

Вокруг ядра в области с линейными размерами ~(10 в -10 степени) м движется Z электронов, масса которых составляет лишь весьма малую долю массы ядра. Электроны вращаются вокруг ядра по стационарным орбитам, зависящим от энергии электронов.

Резерфорд разработал количественную теорию рассеяния альфа-частиц и вывел формулу для распределения рассеянных альфа-частиц в зависимости от угла рассеяния. Когда альфа-частица пролетает вблизи ядра атома, ее траектория представляет собой гиперболу.

Угол отклонения альфа-частицы от начального направления движения – угол рассеяния "тета"(зачеркнутое О) – равен углу между асимптотами гиперболы.

dN/N=n*d6, где dN - поток альфа-частиц, рассеиваемых в интервале углов ("тета", "тета"+d"тета"), N - полный поток падающих альфа-частиц в пучке, d6("сигма") - дифференциальное сечение рассеяния.

Формула Резерфорда:

d6=k*((q1*Q/4*E0) в квадрате)*2пи*sin"тета"d"тета"/(sin^4("тета"/2))=

=k*((Z1(Ze в квадрате)/4E0) в квадрате)*2пи*sin"тета"d"тета"/(sin^4("тета"/2)), где q1=Z1e, Q=Ze - эл. заряды налетающей частицы и атомного ядра, E0-кинетическая энергия частицы вдали от ядра, k=1/(4пи*эпсилон нулевое).

Отметим, что модель атома Резерфорда, изложенная выше, не может существовать в рамках классической физики.

Билет№15