- •Квантовая физика
- •Квантовые свойства электромагнитного излучения (эми) Тепловое излучение (ти)
- •Фотоэффект
- •Тормозное рентгеновское излучение
- •Корпускулярно-волновой дуализм
- •Эффект Комптона
- •Атом Резерфорда-Бора. Формула Резерфорда
- •Дифференциальное сечение
- •Спектральные закономерности
- •Постулаты Бора
- •Опыт Франка и Герца (1913)
- •Модель атома Бора
- •Спектральные серии водородоподобных систем
- •Магнитный момент атома водорода
- •О теории Бора
- •Волновые свойства частиц
- •Опыты Дэвисона и Джермера (1927)
- •Опыты Томсона и Тартаковского
- •Другие опыты
- •Парадоксальное поведение микрочастиц
- •Критерий классического описания
- •Принцип неопределенности
- •Опыт со щелью
- •Размер атома водорода
- •Состояние частицы
- •Принцип суперпозиции
- •Уравнение Шредингера
- •Стационарные состояния
- •Квантование
- •Частица в прямоугольной яме
- •Квантовый гармонический осциллятор
- •Колебания в молекуле
- •П отенциальные барьеры
- •Туннельный эффект
- •Средние значения физических величин
- •Операторы
- •Основные постулаты квантовой теории
- •Квантование момента импульса
- •П роекция момента импульса
- •Ротатор
- •Квантование атомов
- •Плотности распределения вероятности
- •Правило отбора
- •Тонкая структура спектральных линий
- •Спин электрона
- •Полный момент импульса электрона
- •Механический момент многоэлектронного атома
- •Правила отбора
- •Принцип Паули
- •О периодической системе Менделеева
- •Характеристические рентгеновские спектры
- •Магнитные свойства атома
- •Опыт Штерна и Герлаха
- •Спиновой магнитный момент
- •Полный магнитный момент атома
- •Эффект Зеемана(1896)
- •П ростой эффект Зеемана
- •Сложный эффект Зеемана
- •Эффект Пашена-Бака
- •Электронный парамагнитный резонанс
- •Атомное ядро Некоторые сведения о ядре
- •Размеры ядра
- •Спин ядра(I)
- •Масса и энергия связи ядра
- •Удельная энергия связи
- •Механизм взаимодействия нуклонов
- •Модели ядра
- •Радиоактивность
- •Закон радиоактивного распада
- •Типы радиоактивности
- •Ядерные реакции
- •Выход ядерной реакции
- •Энергия реакции
- •Квантовые статистики (кс)
- •Фазовые ячейки
- •Квантовые распределения
- •Число фазовых ячеек
- •Распределение частиц
- •Свободные электроны в металле
- •Энергия Ферми
- •Зонная теория твердого тела Предпосылки возникновения зонной теории
- •Образование электронных зон
- •Характеристика энергетических зон
- •Металлы, диэлектрики и полупроводники
- •Собственная проводимость полупроводников (п/п)
- •Примесная проводимость полупроводников
- •Электропроводность металлов
- •Энергия молекулы
- •Элементарные частицы
- •Фундаментальные взаимодействия
- •Хронология
- •Систематика
- •Античастицы
- •Законы сохранения
- •Заряды элементарных частиц
- •Странность
- •Шарм (очарование) и красота (прелесть)
- •Четность
- •Изотопический спин
- •Кварковая модель адронов
- •Современная картина мира
Модель атома Бора
Для объяснения опытных фактов Бор предположил, что электрон в атоме движет-ся только по тем круговым орбитам, для которых его момент импульса
- правило квантования, где n = 1, 2, 3, … - квантовые числа.
Пусть заряд водородоподобной системы (H, He+, Li++ и др.) равен Ze. Масса ядра велика (в сравнении с массой электрона) и его считаем неподвижным. При движении электрона по окружности радиуса r по второму закону Ньютона
Здесь и далее отсутствие некоторых коэффициентов связано с тем, что изложение идет в системе СГС.
Из . Тогда - радиус n-ой стационарной орбиты.
Для первой n = 1стационарной орбиты электрона в атоме водорода (Z=1) см. Из кинетическая энергия электрона . Полная энергия электрона в кулоновском поле ядра или для n-ой стационарной орбиты (r = rn): или .
Для n = 1 и Z=1 Е1 = -13,53 эВ, при
Чтобы удалить электрон из атома водорода надо сообщить ему энергию ионизации, равную энергии связи электрона с ядром:
Спектральные серии водородоподобных систем
Согласно постулату 2 Бора ħω - = ( – ) ω = ( - ) и с учетом формулы Бальмера для Z = 1, получаем
Из = - · и R = , что для водородоподобных систем энергия связи (n = 1)
Магнитный момент атома водорода
Пусть электрон движется со скоростью v по орбите радиуса r, совершая ν оборотов в секунду. Через площадку, пересекающую орбиту, в секунду проходит заряд ·ν = I, где I- сила кругового тока. По определению (в Гауссовой системе) магнитный момент такого тока , где c ≈ 3· или ;
.
Момент импульса (орбитальный момент)электрона = [ ; m ]. M= rmv.
Тогда μ = M или с учетом ↑↓
Гиромагнитное отношение – величина .
Для электрона
M = ħn , где n=1,2…. Тогда μ = = ·n , где - магнетон Бора
( =0,927· ),т.е при движении электрона по первой боровской орбите (n = 1) его магнитный момент составляет один магнетон Бора.
О теории Бора
Теория Бора:
стала промежуточным этапом развития физики микрообъектов на пути от классической теории к квантовой;
показала неприменимость классической физики к явлениям микромира, чем стимулировала новые эксперименты;
на основе постулатов Бора качественно объясняла явления, необъяснимые с позиций классической физики, однако двух постулатов Бора оказалось недостаточно для построения фундаментальной теории;
позволяла вычислить частоты спектральных линий, но не их интенсивности;
была непоследовательной, т.е. ни классической, ни квантовой. При этом принимала существование стационарных состояний (что противоречило классической электродинамике) и в то же время использовала классическую механику для описания движения электрона в атоме. Правила квантования были введены искусственно и успех планетарной модели атома водорода ничего не значил при попытках описания более сложных атомов.
Сам Бор свою теорию рассматривал как промежуточный этап в поисках последовательной верной теории – квантовой физики.