3.Значение теории бора

Теория Н. Бора явила собой важный этап в понимании внутриатомных процессов. Классическая физика, созданная при изучении макроскопических явлений, столкнулась с принципиальными трудностями, когда её стали применять к атомам, молекулам и вообще к явлениям микромира. Теория Н. Бора подготовила почву для уяснения того важнейшего факта, что для понимания явлений микромира классических понятий и классических законов недостаточно. В области микромира нужны принципиально новые понятия и законы. Здесь первенствующая роль стала принадлежать кванту действия, открытому М. Планком. Теория Н. Бора послужила мощным стимулом для постановки многих экспериментальных исследований, принёсших важные результаты. Даже в тех случаях (а таких случаев было большинство), когда теория была не в состоянии дать количественного объяснения многих явлений, два постулата Н. Бора служили руководящей нитью при классификации и качественной интерпретации этих явлений. На их основе, например, был классифицирован громадный эмпирический материал атомной и молекулярной спектроскопии.

Однако двух постулатов Н. Бора было недостаточно для построения полной теории излучения и поглощения энергии атомными системами. Они должны быть дополнены прежде всего правилами квантования, с помощью которых могут быть вычислены уровни энергии атома. После гипотезы Луи де-Бройля (1923 г.) о двойственной корпускулярно-волновой природе материальных частиц, согласно которой любой частице может быть поставлена в соответствие длина волны , где - импульс частицы, Н. Бор предложил правило квантования момента количества движения круговых орбит электронов в одноэлектронных атомах:

, (12)

где n = 1, 2, 3 и т.д. - главное квантовое число. Физически это означало, что стационарными могут быть только такие круговые орбиты в атомах, на длине которых укладывается целое число волн де-Бройля электрона, то есть . Выражение (12) иногда называют третьим постулатом Н. Бора.

Полуквантовомеханическая теория Н. Бора позволила объяснить сериальные закономерности излучения атома водорода и получить формулу Ридберга (см. лабораторную работу №209 по изучению спектра излучения атома водорода). Позднее Зоммерфельд обобщил правило квантования Н. Бора на случай движения электронов в атомах по эллиптическим орбитам. Однако и после этого правило квантования относилось только к атому с одним электроном. Не удалось распространить правила квантования на многоэлектронные атомы, даже на атом гелия, состоящий из ядра и двух электронов. Теория Н. Бора тем более не могла дать точного решения и более сложного вопроса - проблемы образования химических связей в молекулах, причём даже в простейших, как молекула водорода. Необходимы были новые идеи о вероятностном описании движения электронов в атоме и о новом виде взаимодействия - обменном.

Основной принципиальный недостаток теории Н. Бора - в её непоследовательности. Теория предполагала существование только стационарных состояний атома или стационарных орбит электронов, что совершенно непонятно с точки зрения классической механики. В то же время к движению электронов в стационарных состояниях она применяла законы классической механики, хотя и считала неприменимой классическую электродинамику, поскольку нет излучения при ускоренном круговом движении электронов. Вместе с тем, два постулата Н. Бора проверены экспериментально и потому могут считаться правильными. Но сама теория Н. Бора в целом является только промежуточным этапом на пути к более совершенной и последовательной теории - квантовой теории строения атомов и молекул.

Таким образом, несмотря на то, что теория Н. Бора не смогла решить всех вопросов строения атомов, её возникновение явилось несомненным шагом вперед в развитии физических представлений о строении вещества. Успех теории заключался прежде всего в том, что были впервые описаны атомные спектры излучения отдельного атома с позиций квантовой теории М. Планка и А. Эйнштейна о процессах излучения и поглощения света веществом, оценены размеры одноэлектронного атома, ещё раз определена постоянная Планка.