Билет №15 Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора.

После открытия в 1897 г. электрона Дж. Дж. Том сон предположил, что электроны входят в состав атома.

В начале XX в. широкое распространение получила «пу­динговая» модель (модель Томсона) атома в виде однородного, положительно заряженного шара, в который, как «изюм в пу­динг», вкраплены колеблющиеся электроны. При этом атом электрически нейтрален, так как в нем положительный электрический заряд шара скомпенсирован отрицательными за­рядами электронов.

Для экспериментальной проверки справедливости «пудинговой» модели атома Эрнест Резерфорд с сотрудниками в 1911 г. провел следующий опыт. Пучок положительно заряженных ча­стиц (а-частиц) направлялся на сверхтонкую золотую фольгу толщиной около 400 нм . Частицы, прошедшие через фольгу, регистрировались на экране при помощи микроскопа.

Исходя из модели атома Томсона, следовало ожидать, что, вследствие слабого отталкивания, α-частицы будут незначитель­но отклоняться от прямолинейной траектории (рассеиваться) и легко пройдут через «пудинг» атомного вещества. Однако полученные результаты не соответствовали этим предсказаниям.

Результаты экспериментов свидетельствовали о том, что внутри атома имеется очень сильное электрическое поле, которое создается положительным зарядом, сконцентрированным в очень малом объеме. Название «ядро» для этого центрального заряда было предложено Резерфордом. В ядре сосредоточена также практически вся масса атома.

В 1911 г. Резерфорд предложил ядерную модель атома :

1) в центре атома расположено ядро размером d<l0^-14 м;

2) почти вся масса атома (99,96 %) сосредоточена в положи­тельно заряженном ядре: q= +Ze, где

Z — порядковый номер элемента в таблице Менделеева;

3) электроны под действием кулоновских сил движутся по замкнутым орбитам вокруг ядра. Число

электронов равно Z. Суммарный заряд электронов q= - Ze, поэтому атом в целом электрически

нейтрален.

Такую модель атома также называют планетарной, посколь­ку она напоминает нашу Солнечную систему, в которой планеты вращаются вокруг массивного центра — Солнца.

Ядерная модель атома, предложенная Резерфордом, не мог­ла объяснить не только спектральные закономерности, но и даже сам факт существования атома, точнее — его устойчивость. Она также оказалась в противоречии с законами классической фи­зики.

Для преодоления противо­речий между ядерной моделью атома Резерфорда и законами классической электродинамики Нильс Бор поставил перед собой цель связать в единое целое ядерную модель атома Ре­зерфорда, закономерности линейчатых спектров и квантовый характер излучения и поглощения света. В 1913 г. он предложил квантовую модель атома, в основу которой положил следующие постулаты.

1 постулат Бора (постулат стационарных состояний): электрон в атоме может находиться только в особых стационарных (квантовых) состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия. Когда электрон на­ходится в стационарном состоянии, атом не излучает.

Первый постулат Бора сохраняет основу ядерной модели атома, предложенной Резерфордом: электроны вращаются во­круг ядра по определенным (разрешенным) орбитам.