ПоәК 042-18-38-57/03-2014 №1 басылым
жүктеу/скачать 7.58 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.5. Спектрлік сызықтардың изотроптық ығысуы
- Бор теориясының елеулі кемшіліктері
| 2.4. Сутегі атомының спектрі
Сутегі атомы күйден күйге көшетін болсын. Бордың (2.1) екінші постулатын пайдаланып, жарық квантының энергиясы үшін мына өрнекті жазамыз. (2.9) мұндағы және – жоғарғы және төменгі энергия деңгейлеріне сәйкес бас кванттық сандар. (2.9) өрнектен спектрлік сызықтың толқындық саты былай анықталады: (2.10) Осы формуланы Бальмердің сериялық формуласымен салыстырып Ридберг тұрақтысын үшін формуласын табамыз: 3, (2.11) белгісі ядро массасы шексіз ауыр, ал ядро қозғалмайды деп мәселені жеңілдетіп алынғанын көрсетеді. Бұл жағдайда Ридберг тұрақтысы барлық сутегі тәрізді атомдар үшін бірдей болады. Мәселені, дәлірек қарастырғанда ядроның қозғалысы да есепке алынуы керек. Мұны ескеру үшін m электрон массасын келтірілген массаға ауыстыру керек. Бұл жуықтауда Ридберг тұрақтысын ядро массасына тәуелді: (2.12) Сондықтан да сутегі атомдары тәрізді әртүрлі атомдар үшін алынған оның мәндері бір – бірінен өзгеше болады. Сутегі атомы үшін (2.12) формуладан R алынады, бұл тәжірибеден белгілі мәнге дәл келеді. Сутегі атомы үшін жоғарыда келтірілген теориялық заңдылықтар тәжірибе нәтижелерін өте дәл кескіндейді. Мәселен, Ридберг тұрақтысының ядро массасына тәуелділігін (2.12) формула дәл беретіндігі соншалықты, осы тәуелділік негізінде сутегінін ауыр изотопы – дейтерийдің бар екендігі жөнінде қорытынды жасауға болады. Z тұрақты болғанда ядро массасыннын өзгеруі спектрлік сызықтардың ығысуын тудыратын (2.12) өрнектерден көшеді. 2.5. Спектрлік сызықтардың изотроптық ығысуы Сутегі атомы мен сутегі тәрізді иондардың жиіліктері үшін формулалар мына түрге келеді: мұндағы және сутегі және сутегі тәрізді ион ядроларының массалары. болағандықтан, сутегі атомы спектріндегі сызықтар мен сутегі тәрізді ион спектріндегі бұларға сәйкес сызықтардың дәл келмеуі тиіс. Сызықтардың осы сияқты ығысуы сутегі атомының изотоптарында да байқалуға тиіс. Сутегінің изотоптары дейтерий мен тритерий. Дейтерий атомының ядросы дейтерон – протон және нейтроннан тұрады. Тритий атомының ядросы тритон – протон және нейтроннан тұрады. Әр түрлі изотоптар ядроларынның массаларындағы айырмашылық бұлардың шығару спектрлеріндегі сызықтардың бір – біріне қатысты ығысуын туғызды. Сызықтардың осы ығысуы изотоптық ығысу деп аталады. Бұлар ығысу болмашы ғана. Мәселен, дейтерий үшін Демек , Мұндағы m Сонда жиіліктер айырмасы мынаған тең болады: N Жиіліктердің осы айырмасы тәжірибеде сенімді түрде расталған. Сызықтардың осы ығысуы бойынша изотоптардың массасын есептеуге, ал сызықтардың интенсивтіктері бойынша изотоптардың мөлшері жөнінде қорытынды жасауға болады. Сызықтардың ығысуы арқылы заттың изотоптық құрамын талдау әдісі іс жүзінде кең түрде қолданылады. Спетроскопияда спектрлік термдер және энергия деңгейлері көлденең сызықтармен, ал бұлардың араларында болатын көшулерді стрелкалармен бейнелеу қабылданған. Жоғарғы деңгейлерден төменгілерге бағытталған стрелкалар сәуле шығару сызықтарына,ал кері бағыттардв жүргізілген стрелкалар жұтылу сызықтарына сәйкес келеді. 2.3 – суретте сутегі спектрі осылай бейнеленген. Бордың кванттық теориясы атом құрылысы жайындағы ілімнің даму жолындағы едәуір жетістік болып табылады. Ол атом ішінде өтетін құбылыстарды бейнелеу үшін классикалық физиканың жарамсыздығын, микродүниеде кванттық заңдардың үстем болатынын айқын көрсетіп берді. Микродүние құбылыстарын зерттеген кезде физика кездескен жаңа кванттық заңдылықтарды ұғынуда ірі қадам болды. Бірақ Бор теориясының елеулі кемшіліктері де басынан бастап білінді. Ең алдымен бұл теория бір ізді классикалық та, ізді кванттық та болмады, жартылай классикалық, жартылай кванттық теория болды. Бор теориясының жетімсіздігі оны сутегі атомына қолданғанда – ақ білінді спектрлік сызықтар жиілігінің дұрыс мәндері алынғанымен, бұлардың интенсивтілігін анықтау мүмкін болмады. Бор теориясы сілтілік металл атомдары спектрінің дублеттік сипатын түсіндіре алмады. Бор теориясы шеңберінде сутегі атомынан кейінгі қарапайым атом – гелий атомы теориясын құруға жасалған әрекеттер сәтсіз болды. Сонымен Бор теориясы кейбір деректерді дұрыс түсіндіргенімен, бірқатар басқаларын түсіндіруге жарамады. Зат бөлшектерінің толқындық қасиеттері ашылғаннан кейін,классикалық механикаға сүйенген. Бор теориясы,атомдық құбылыстардың бір ізді теорияссының жасалу жолындағы өтпелі кезең ғана алатындығы түсінікті болды. жүктеу/скачать 7.58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|