02 Квантовые постулаты, опыты Франка и Герца.ppt

Бора. Опыты Франка и Герца.

модели атома и не допуска-ют никакой иной интерпретации. С другой

стороны, планетарная модель противоре-чит законам классической электродинами-ки. Из этого противоречия может быть сде-лан только один вывод: построить модель атома в рамках классической физики невозможно.

ограниченно применимы. В мик-ромире действуют представления и зако-ны, описываемые квантовой

физикой.
Первой теорией, позволившей правильно описать многие важные свойства атомов, была теория Бора (Bohr N., 1913г). Благодаря своей простоте и наглядности эта теория до сих пор используется для описания многих внутриатомных явлений.

бесконечного числа элект-ронных орбит, возможных с точки зрения клас-сической физики,

в действительности осущест-вимы только некоторые определенные орбиты, на которых электрон, несмотря на движение с ускорением, вопреки классической электроди-намике не излучает энергию. На этих орбитах (или в этих состояниях) атомные системы обла-дают энергиями, образующими дискретный ряд: E1, E2,… , En. Все эти орбиты (или состояния) наз. стационарными. Та из стационарных ор-бит, на которой энергия минимальна, называет-ся основной, остальные - возбужденными.

орбиты из бесконечного множества орбит, разрешаемых класси-ческой механикой, отвечает правило

квантования Бора: в стационарном состоянии электрон, двигаясь по круго-вой орбите, должен иметь дискретные квантованные значения момента импульса L:
(2.1)

где n - целое число (квантовое число n = 1, 2, 3, …),
- "приведенная" постоянная Планка
(h - "обычная" постоянная Планка),
me - масса электрона, v - скорость электрона,
rn - радиус стационарной орбиты,
соответствующей квантовому числу n.

с одной стационарной ор-биты с квантовым числом n на другую

стацио-нарную орбиту с квантовым числом m излучает-ся (поглощается) один фотон с энергией:

(2.2)
Здесь ν - частота излучения, h - "обычная" посто-янная Планка (Planck M.), En и Em - энергии электрона на n-й и m-й стационарных орбитах.

получено в опытах Франка и Герца (Franck J., Hertz G.,

1913 г.). Идея этих опытов заключалась в следующем: атомы разреженного газа “обстрелива-ются” электронами, и при этом регист-рируется характер соударения: упругое или неупругое.

вакуум-ной лампы приложена разность потенциалов U1, ускоряющая электроны до энергии

eU1. Между сеткой и анодом прило-жена задерживающая разность потенциалов U2. В результате анода могут достигнуть только те электроны, энергия кото-рых eU1 > eU2.

вакууме В

разреженном газе

(2.3)

где R = 109677,6 см-1 - постоянная Ридберга (Rydberg J.).
Формулу Бальмера можно записать в другом виде:

(2.4)

где T(n)=R/n2, T(m)=R/m2 - спектральные термы.
Другими словами, волновое число любой линии спектра водорода можно представить как раз-ность двух спектральных термов.

представить в виде разности термов, но при этом термы будут

выражаться бо-лее сложными формулами. Например, спектраль-ные термы щелочных металлов можно предста-вить в виде
(2.5)

где σ - некоторая эмпирическая поправка. Тот факт, что волновое число любой спектральной линии любого элемента можно представить в виде раз-ности спектральных термов, называется комби-национным принципом Ритца (Ritz W., 1908г).

части равенства разделить на hc :

(2.6)

и обозначить En/hc = T(n), Em/hc = T(m), то мы полу-чим формулу, совпадающую с комбинационным принципом:
(2.7)

Итак, второй постулат Бора - это комбинационный принцип, выраженный другим способом.