9.1. Физика атома

В конце XIX столетия атом рассматривался как неделимая, элементарная частица. Открытие электрона и явление радиоактивного распада показало, что атом является сложным образованием. Спектроскопические исследования светящихся газов подтвердили это положение.

В 1913 г. Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель атома, которая, однако, оказалась в противоречии с законами классической механики и термодинамики. Необходимо было найти новые закономерности. Это сделал Бор, положив в основу своей теории следующие постулаты.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантовые значения момента импульса. Этот постулат находится в противоречии с классической теорией.

Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией: = hν = Е₂ – Е₁, Дж,

где Е₂ и Е₁ - соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения (поглощения).

Немецкие физики Франк и Герц, изучая методом задерживающего потенциала столкновение электронов с атомами газов (1913 г.), экспериментально подтвердили существование стационарных состояний и дискретность значений энергии атомов.

Теория Бора была крупным шагом в развитии теории атома. Но её слабой стороной являлось то, что она была ни последовательно классической, ни последовательно квантовой.

Только с помощью квантовой механики (уравнение Шрёдингера и др.) стало возможным ответить на многие вопросы, касающиеся строения и свойств любых элементов.