Теория строения атома Бора. Недостатки теории Бора.

В своей теории Бор исходил из планетарной модели атома. Основываясь на положении квантовой теории света о прерывистой, дискретной природе излучения и на линейчатом характере атомных спектров, он сделал вывод, что энергия электронов в атоме не может меняться непрерывно, а изменяется скачками, т.е. дискретно. Поэтому в атоме возможны не любые энергетические состояния электронов, а лишь определенные. Иначе говоря, энергетические состояния электронов в атоме квантованы. Переход из одного разрешенного состояния в другое осуществляется скачкообразно и сопровождается испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения. Основные положения своей теории Бор сформулировал в виде постулатов (утверждение, принимаемое без доказательства)

1. Электрон может вращаться вокруг ядра только по определенным (стационарным) круговым орбитам. Двигаясь по стационарной орбите, электрон не излучает и не поглощает энергию.

2. Излучение или поглощение энергии происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую.

Стационарными являются те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянных Планка: mvr=nh/2π.

Постулаты Бора находились в резком противоречии с положениями классической физики. С точки зрения классической механики электрон может вращаться по любым орбитам, а классическая электродинамика не допускает движения заряженной частицы по круговой орбите без излучения. Но эти постулаты нашли свое оправдание в результатах, полученных Бором при расчете спектра атома водорода. Теория Бора объяснила физическую природу атомных спектров как результата перехода атомных электронов с одних стационарных орбит на другие.

Переход электрона на уровень с большей энергией возможен, если энергия поглотится атомом. Частота излучения связана с энергией, поглощенной или излученной при электронном переходе. Таким образом, модель строения атома по

Бору успешно объяснила появление линейчатого спектра и наличие серий в видимой части спектра испускания атомов водорода. При этом оказалось, что эти линии соответствуют переходу электрона с более удаленных орбит на вторую от ядра орбиту. Бор не ограничился объявлением уже известных свойств спектра водорода, но на основе своей теории предсказал существование и местоположение неизвестных в то время спектральных серий водорода, находящихся в ультрафиолетовом и инфракрасной областях спектра и связанных с переходом электрона на ближайшую к ядру орбиту и орбиты, более удаленные от ядра, чем вторая. Все это было впоследствии экспериментально подтверждено.

Оставался ряд невыясненных вопросов, связанных с постулатами Бора. Где находится электрон в процессе перехода с одной орбиты на другую? Как вытекает из теории относительности, ни один физический процесс не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света. Поэтому переход на новую орбиту не совершается мгновенно, а длится некоторое время. В течение этого времени электрон должен находиться где-то в промежутке между исходной и конечной орбитой, но такие промежуточные состояния запрещаются теорией.

Также теория не смогла объяснить некоторых важных спектральных характеристик многоэлектронных атомов и даже атома водорода. Например, оставалась неясной причина различной интенсивности линий в атомном спектре водорода; не объяснялась тонкая структура спектров атомов, заключающаяся в том, что их отдельные линии расщепляются на несколько других. Сами количественные расчеты многоэлектронных атомов оказались чрезвычайно сложными и практически неосуществимыми. Теория ошибочно описывала магнитные свойства атома водорода, принципиально не могла объяснить образование химической связи в молекулах.