Квантово – механічна картина будови атома


Найбільша революція у фізику збіглася з початком XX століття. Спроби пояснити спостережувані на досвідах закономірності розподіли енергії в спектрах теплового випромінювання (електромагнітного випромінювання нагрітого тіла) виявилися неспроможними. Після відкриття Планка початку розвиватися нова, найсучасніша й глибока фізична теорія – квантова теорія. Розвиток її не завершений і донині. Перша модель атома була запропонована англійським фізиком Дж. Дж. Томсоном, що відкрив електрон. По думці Томсона, позитивний заряд атома займає весь обсяг атома й розподілений у цьому обсязі з постійною щільністю. Найпростіший атом – атом водню – являє собою позитивно заряджена куля, усередині якого перебуває електрон. У більше складних атомів у позитивно зарядженій кулі перебуває кілька електронів, так що атом подібний до кексу, у якому роль ізюминок грають електрони

Однак модель атома Томсона виявилася в повнім протиріччі з досвідами по дослідженню розподілу позитивного заряду в атомі. Ці досвіди, зроблені вперше е. Резерфордом, зіграли вирішальну роль у розумінні будови атома

Резерфорд створив планетарну модель атома: електрони обертаються навколо ядра, подібно тому, як планети обертаються навколо Сонця. Ця модель проста, обгрунтована експериментально, але не дозволяє пояснити стійкість атомів

Вихід із украй скрутного стану в


теорії атома був знайдений в 1913 р. датським фізиком Нильсом Бором на шляху подальшого розвитку квантових подань про процеси в природі. Послідовної теорії атома Бор, однак, не дав. Він у вигляді постулатів сформулював основні положення нової теорії. Причому й закони класичної фізики не відкидалися ним беззастережно. Нові постулати скоріше накладали лише деякі обмеження на допускаються класичною фізикою руху

Перший постулат Бору говорить: атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних, або квантових, станах, кожному з яких відповідає певна енергія ; у стаціонарному стані атом не випромінює

Відповідно до другого постулату Бору випромінювання світла відбувається при переході атома зі стаціонарного стану з більшою енергією – у стаціонарний стан з меншою енергією. Енергія випромененого фотона дорівнює різниці енергій стаціонарних станів:

Атом, при поглинанні світла переходить зі стаціонарного стану з меншою енергією в стаціонарний стан з більшою енергією

Проте, успіх теорії Бору був разючим, і всім ученим стало ясно, що Бор знайшов правильний шлях розвитку теорії. Цей шлях привів згодом до створення стрункої теорії руху мікрочастинок – квантової механіки. Введення у фізику квантових подань вимагало радикальної перебудови, як механіки, так і електродинаміки. Ця перебудова була здійснена на початку другої чверті нашого століття, коли були створені нові фізичні теорії: квантова механіка й квантова електродинаміка

Провівши ряд досвідів, англійський фізик ернест Резерфорд в 1911р. виявив, що кожний атом містить, крім одного або декількох електронів, іншу частку, називану ядром атома. Кожне ядро несе позитивний заряд. Воно дуже мало – діаметр ядра становить лише близько 10 -14 м, але воно дуже важке – найлегше ядро в 1836 разів важче електрона

Ядер існує багато різних видів, причому ядра атомів одного елемента відрізняються від ядер атомів іншого елемента. Ядро атома водню (протон) має точно такий же електричний заряд, як і електрон, але протилежного знака (позитивний заряд замість негативного). Ядра інших атомів мають позитивні заряди, у ціле число раз перевищуючу величину цього основного заряду – заряду протона

Незважаючи на те, що детальна будова ядер і не встановлено, фізики одностайно приймають, що ядра можна вважати состоящими із протонів і нейтронів

Як приклад розглянемо дейтрон. Це ядро атома важкого водню, або атома дейтерію. Дейтрон має такий же електричний заряд, як і протон, але його маса приблизно вдвічі перевищує масу протона. Думають, що дейтрон складається з одного протона й одного нейтрона

Ядро атома гелію, що також називають альфа – часткою або гелионом, має електричний заряд, у два рази перевищуючий заряд протона, і масу приблизно в чотири рази більше маси протона

Відкриття складної будови атома з’явилося найважливішим етапом становлення сучасної фізики. У процесі створення теорії будови атома, що дозволила пояснити атомні спектри, були відкриті нові закони руху мікрочастинок – закони квантової механіки



1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...


Квантово – механічна картина будови атома

Categories: Нові твори

Links