Ќазаќстан Республикасыныњ Білім жѕне ѓылым министрлігі
Атомның планетарлық моделінің классикалық физика көріністерімен үйлеспеуі
жүктеу/скачать 4.78 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ДӘРІС №2 Бордың кванттық теориясы.
- Бордың жиіліктер ережесі
- Ридберг-Ритцтің комбинациялық принципін
| Атомның планетарлық моделінің классикалық физика көріністерімен үйлеспеуі
Ядро айналасында қозғалатын электрондардың центрге тартқыш үдеуі болатындықтан олар үздіксіз электромагниттік толқындар шығаруы тиіс. Сәуле шығарудан энергияның шығынға ұшырап, азаюы нәтижесінде электрондар орбитасының радиусы үздіксіз кішірейе беруге тиіс, ең соңында электрон ядроға құлауға тиіс, яғни классикалық физика тұрғысынан планетарлық модель түріндегі атом жалпы өмір сүре алмайды (7-сурет). Классикалық физика тұрғысынан атом шығаратын сәуле жиілігі электрондардың айналу жиілігімен дәл келуге тиііс және осы негізгі жиілікке еселі жиіліктерде құрамында болуға тиіс. Сәуле спектрінің осындай сипаты атомдық спектрлерде байқалатын заңдылықтарға толық қарама-қайшы келеді. Сонымен, бір жағынан Резерфорд тәжірибелері атомның планетарлық моделін растайды. Екінші жағынан бірқатар таағайындалған эксперименттік деректер мен заңдылықтарды атомның планетарлық моделіне сүйеніп және классикалық физика көріністерін пайдаланып түсіндіру мүмкін болмайды. ДӘРІС №2 Бордың кванттық теориясы. Бор постулаттары Атомның ядролық (планетарлық) моделі классикалық физика заңдары тұрғысынан оорнықсыз. Өйткені классикалық электродинамика заңдарына сәйкес: Үдемелі қозғалатын зарядталған бөлшек (электрон) электромагниттік энергияны (жарық) үздіксіз шығаруға тиіс; Осы жарықтың жиілігі электронның ядроны айналу жиілігіне тең болуы керек. Демек, осы модельге сәйкес атомның толық энергиясы үздіксіз кеми беруге, ал айналу жиілігі үздіксіз арта беруге тиіс. Осы жағдайда өте аз уақыт ( с) ішінде электрон ядроға құлап, атом өзінің өмір сүруін тоқтататындығын есептеп, көз жеткіізуге болады. Ал бұл барлық атомдардың өте қысқа уақыт ішінде қирайтынын көрсетеді. Бұған қоса, егер берілген модель дұрыс боолса, ондаа сутегінің оптикалық спектрі (басқа элементтердің спектрі де) үздікксіз, тұтас болуы керек. Осы екі қорытынды да тәжірибе деректеріне толығынан қарама-қайшыы келеді. Шындығында атом өте орнықты жүйе болып табылады және қозбаған күйде жарық шығармайды; атом сызықтық оптикалық спектр береді. Сонымен, атомның ядролық (планетарлық) моделі (классикалық механика және электродинамикамен қосылып) атомның орнықтылығын да, атомдық спектррдің сызықтық сипатта болатынын да түсіндіре алмады. Осы тұйыққа тірелуден шығу жолын 1913 ж. Дания физигі Нильс Бор (1885-1962) тапты. Ол үшін оған классикалық физика түсініктеріне қайшы келетін жорамалдар енгізуге тура келді. Бор өзінің жорамалдарын екі постулат түріндее ұсынды: Классикалық механика тұрысынан атомда мүмккін болатын шексіз көп электрон орбиталары ішінен, шындығында (n=1,2,....) белгілі кванттық шарттарды қанағаттандыратын тек кейбір дискретті орбиталар іске асады. Электрон осы стационарлық орбиталардың біреуінің бойымен үдей қозғалғанмен ешбір электромагниттік толқын (жарық) шығармайды. Осындай орбиталарға сай атомның станционарлық (орнықты) күйдегі энергиясының дискретті мәндері болады. Электрон бір станционарлық күйден екінші станционарлық күйге көшкенде ғана жарық энергиясы кванттары түрінде шығарылады немесе жұтылады. Жарық квантының шамасы араларында электрон кванттық көшу жасайтын станционарлық күйлер энергияларының айырмасына тең: (2.1) осы теңдік Бордың жиіліктер ережесі деп аталады. Сонымен атомм станционарлық бір күйден басққа екінші күйге секірмелі түрде ауысады. Бұлар кванттық көшулер деп аталады. Мысалы, егер электрон орбитадан (станционарлық күйден) орбитаға өткен болса, онда жиілігі фотон шығарылады ( бұл шығару спектрінің дискреттік сипатын түсіндіреді). Ал егер энергиясы фотон атоммен соқтығысса, онда ол жұтылуы мүмкін. Сонда электрон орбитадан орбитаға көшеді. Жұтылу спектрінің пайда болу механизмі осындай. (2.1) Бордың жиіліктер ережесі Ридберг-Ритцтің комбинациялық принципін түсіндіруге мүмкіндік береді. Осы принципке сәйкес спектроскопияда спектрлік сызықтардың толқыындық сандары термдер деп аталатын оң таңбалы сандар айырмасы түрінде бейннеленеді: (2.2) Спектроскопиялық толқындық сан үшін Бордың (2.1) жиіліктер ережесі мына түрде жазылады: . (2.3) (2.3) және (2.2) теңдіктерін салыстырып, терм атомның станционарлық күйдегі энергиясына тура пропорционал екендігін көруге болады: , . (2.4) Сөйтіп спектрлік терминің физикалық мағынасы түсінікті болды. Атомның стационарлық күйлерінің энергия мәндерінің жиынтығы атомның энергетикалық спектрін түзеді. Сонымен терм атомның энергия деңгейлерімен анықталады. жүктеу/скачать 4.78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|