Основы физики атома и квантовой механики

заряженный положительным зарядом шар радиуса порядка 10-10м, внутри которого около

своих положений равновесия колеблются электроны.

Недостатки модели:
не объясняла дискретный характер излучения атома и его устойчивость;
не дает возможности понять, чем определяются размеры атомов;
оказалась в полном противоречии с опытами по исследованию распределения положительного заряда в атоме (опыты, проводимые Эрнестом Резерфордом).

вся масса и весь положительный заряд атома.
Диаметр ядра порядка 10-12

– 10-13 см.

Атом водорода

В атоме водорода вокруг ядра обращается всего один электрон. Ядро было названо протоном.
mp = 1836,1·me
Размер атома водорода– это радиус орбиты его электрона.

В 1913г. Датский физик Нильс Бор предложил теорию атома водорода.

в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует

определенная энергия En. В стационарном состоянии атом не излучает.

Для стационаных состояний характерно, что момент импульса электронов на орбите равен целому числу постоянных Планка: mvr = h/2π. Этот постулат находится в противоречии с классической механикой (энергия движущихся электронов могла бы быть любой), с электродинамикой Максвелла, т.к. допускает возможность ускоренного движения без излучения электромагнитных волн.

стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с

меньшей энергией En. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний.

При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией, при излучении – из стационарного с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией.
Второй постулат противоречит электродинамике Максвелла, т.к. частота излученного света свидетельствует не об особенностях движения электрона, а лишь об изменении энергии атома.

уровни).

долго.
Чтобы ионизировать атом водорода, ему нужно сообщить энергию 13,53 эВ

– энергия ионизации.
τ = 10-8с – время жизни в возбужденном состоянии. За время τ электрон успевает совершить около ста миллионов оборотов вокруг ядра.

= 109737,316 см-1.
Теория Бора приводит к количественному согласию с экспериментом

для значений частот, излучаемых атомом водорода. Все частоты излучений атома водорода образуют ряд серий, каждому из которых соответствует определенное значение числа n и различные значения k > n.

Лайман.
Данная серия образуется при переходах электронов с возбуждённых энергетических уровней

на первый в спектре излучения и с первого уровня на все остальные при поглощении.
Серия Бальмера – открыл в 1885 г. Иоганн Бальмер. Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на второй в спектре излучения и со второго уровня на все вышележащие уровни при поглощении.
Серия Пашена – открыл в 1908 г. Фридрих Пашен.
Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на третий в спектре излучения и с третьего уровня на все вышележащие уровни при поглощении.

тела излучают свет не непрерывным потоком, а отдельными порциями -

квантами. Кванты светового излучения называются также фотонами. Энергия кванта пропорциональна частоте излучения:
Е = hν,
где h – константа Планка (6,63 ·10 34 Дж·с).

была высказана в 1924 p. де Бройлем гипотеза о том,

что корпускулярно-волновой дуализм является особенностью не только оптических явлений. Он присущий не только фотонам, но и всем материальным частицам, которые движутся.

Любой частице, например электрону, обладающей импульсом, соответствует волновой процесс с длиной волны, определяемой по формуле де Бройля:

.

Фотон – элементарная частица, обладающая волновыми свойствами, и характеризуется энергией Е = hν, массой mф (массы покоя фотон не имеет), импульсом pф.

масса фотона

Импульс фотона

колебания связей между атомами. Они подразделяются на валентные ν и

деформационные δ. В случае валентных колебаний происходит изменение длины связи вдоль ее оси. При этом различают симметричные и несимметричные колебания. Деформационные колебания сопровождаются изменением угла между связями.

характерные для определенных валентных связей. Максимумы пиков, соответствующих наибольшему поглощению,

обращены вниз.

ИК-спектр СН3ОН при Т = 10К

молекул и заключает в себе информацию об этой структуре. Он

позволяет с высокой точностью идентифицировать определенные химические соединения.

рассеяние света – это рассеяние света веществом, обусловленное его молекулярной

структурой. Оно сопровождается изменением длины волны рассеиваемого света.

Комбинационное рассеяние света широко используется при изучении собственных частот колебаний молекул, которые состоят из большого числа атомов. Метод комбинационного рассеяния позволяет исследовать структуру сложных органических молекул. Установлено, что определенные частоты молекулярного спектра комбинационного рассеяния соответствуют колебаниям тех или иных валентных связей (O–H, S–H, C=N, C=C и др.)

микрообъектов; в нем, в отличие от оптического микроскопа, вместо световых

лучей используют ускоренные до больших энергий (30-100 кэВ и более) в условиях глубокого вакуума электронные пучки, а вместо обычных линз - электромагнитные линзы.
 

Одним из приборов, в котором используется дифракция электронов, является электронный микроскоп

мере того, как вымирают её противники».