Бақылау сұрақтары.

1. Жоғары температурада денеден қандай сәулелер шығады?

2. Төменгi температурада денеден қандай сәулелер шығады?

3. Электронның металлдан шығу жұмысы деген не?

4. Жарықтың қысымы қандай теория бойынша түсiндiрiледi?

5. Комптон эффектiсi қандай теория бойынша түсiндiрiледi?

12-лекция.

Атомдардың сызықтық спектрлерi. Бор постулаттары.Сәйкестік принципі. Томсон және Резерфорд атомының моделі

Көне дәуірден бері, атом – заттардың бөлінбейтін ұсақ бөлшегі деген көзқарастар болды.

Дж.Дж.Томсон жарықтың әсерінен (фотоэффект) шығатын бөлшектердің электр және магнит өрістерінде ауытқуын зерттей келе, электронды ашты. Электронның массасы атомның массасынан ондаған мың есе аз болғандықтан, Томсон атом құрылысының моделін диаметрі ~10^-10м болатын үздіксіз оң зарядталған шардың ішінде электрондардың жүзім сияқты тұтасып орналасқан құрылымын ұсынды. Электрондардың тепе – теңдік қалыптың маңында гармониялық тербеліс жасауының нәтижесінде (гармониялық осциллятор) атомдар монохроматтық толқындарды шығарады (немесе жұтады).

Бірақта, жұқа металл пленкалардан электрондардың шашырауы туралы Ленард пен -бөлшектерінің шашырауы туралы Резерфорд тәжірибелерінде барлық бөлшектердің шашыраусыз және өте кішкентай бұрыштарға шамамен 1-3⁰ ауытқи отырып, фольгадан өтетіндігі көрсетілді.

Тек, олардың кейбіреулері ғана (10 000 бірі) шамамен 135-180⁰ болатын ең үлкен бұрыштарға ауытқыды. -бөлшегі электрон-нан 7300 есе ауыр болғандықтан, мұндай шашыраудың себебі электрондар арқылы болуы мүмкін емес. Резерфорд, -бөлшегінің шашырауы, өлшемдері атом көлемімен (диаметрі ~10^-14м) салыстырғанда өте аз болатын, атом «ядросының» - үлкен массасы оң зарядында жүреді деп болжады. (Мысалы, 1м³ пластинадағы ядро көлемі 0,3мм³).

Сондықтан басым бөлігі бос кеңістікте тұратын атомда, электрондар статистикалық тепе-теңдікте бола алмайды. Олардың орнықтылығы астрономиядағы планеталар сияқты, тек қана динамикалық болуы мүмкін.

Резерфорд атомның планетарлық моделін ұсынды. Резерфорд бойынша, атом ортасында өлшемдері 10^-15-10^-14м, массасы іс жүзінде атомның массасына тең және заряды Zе тең оң зарядталған ядро орналасқан, ал ядро төңірегінде сызықтық өлшемдері ~10^-10м болатын аймақта атомның электрондық қабыршағын түзе тұйық орбита бойынша қозғалып жүретін Z электрондардан тұратын зарядтар жүйесін құрайды.

Кулондық күштің әсерінен шеңбер бойымен қозғалған электрон үшін Ньютонның екінші заңы былай жазылады:

мұндағы және радиусы r орбитадағы электронның массасы мен жылдамдығы, -диэлектрлік тұрақты. м болған кезде электронның қозғалыс жылдамдығы м/с, ал үдеуі м/с².

Сурет

Классикалық электродинамика бойынша үдей қозғалған электрондар электромагниттік сәуле шығарып, соның салдарынан үздіксіз энергиясын жоғалтуы тиіс. Нәтижесінде электрон ядроға жақындап, соңында ядроға құлап түседі.

Сутегі атомының сызықтық спектрі

Сиретілген газдардың (жеке атомдардың) сәуле шығару спектрлерін эксперименттік зерттеу, әрбір элементтің сипаттамалық сызықтық спектрі орындары қарапайым эмпирикалық формулаларымен анықталатын сериялар жиынтығын құрайтындығын көрсетті. Мысалы, көрінетін спектр аймағында сутегі атомы сызықтарының орны Бальмер формуласымен сипатталады:

немесе жиілігі үшін:

, ,

мұндағы 1/м, 1/с - Ридберг тұрақтысы.

Соңынан, ультракүлгін аймақ үшін,

Лайман сериясы:

инфрақызыл аймақ үшін,

Пашен сериясы:

Брэкет сериясы:

Перунд сериясы:

Хэмфрм сериясы: анықталды.

Бұл сериялардың барлығы Бальмердің жалпыланған формуласы арқылы анықталуы мүмкін:

мұндағы, серияларды анықтаса, ал осы сериялардың жеке сызықтарын анықтайды. п артқан сайын серия сызықтары жақындай түседі, мәні үлкен жиіліктер жағынан тұтас спектрге жанасатын сериялар шекарасын анықтайды.

Осыған ұқсас сериялар басқа атомдардың сызықтық спектрлерінде де байқалады.