Строение атома, опыт Резерфорда, постулаты Бора

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, что определяет размеры атомов;
оказалась в полном противоречии с опытами по исследованию распределения положительного заряда в атоме (опыты, проводимые Эрнестом Резерфордом).

1906 г. зондировал атом с помощью α-частиц.

в вакууме
Далее
На экране

По законам классической электродинамики вращающийся вокруг ядра электрон должен непрерывно

излучать электромагнитные волны, а поэтому терять свою энергию. В результате электроны будут приближаться к ядру и в конце концов упадут на него.
Эта модель не объясняет наблюдаемые на опыте оптические спектры атомов. Оптические спектры атомов не непрерывны, как это следует из теории Резерфорда, а состоят из узких спектральных линий, т.е. атомы излучают и поглощают электромагнитные волны лишь определенных частот, характерных для данного химического элемента.

К явлениям атомных масштабов законы классической физики неприемлемы.

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

определенная энергия En.
В стационарном состоянии атом не излучает.

Постулат находится в противоречии с классической механикой (Энергия движущихся электронов может 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.

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.

низших энергетический состояний в высшие. При этом он поглощает излучение

той же самой частоты, которую излучает , переходя из высших энергетических состояний в низшие.

потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром в абсолютной системе единиц.

e – модуль заряда электрона, r – расстояние от электрона до ядра.

Произвольная постоянная, с точностью до которой определяется потенциальная энергия, принята равной нулю.
Wp<0, так как взаимодействующие частицы имеют заряды противоположных знаков.
E=Eкин+Wp – полная энергия атома.

- центростремительное ускорение по второму закону Ньютона сообщает электрону на орбите кулоновская сила.

значение En.
Электрон движется по круговой орбите, то
mvr – момент импульса

в механике

- Постоянная Планка.

Бор предположил, что произведение модуля импульса на радиус орбиты кратно постоянной Планка.

электронных орбит определяют:
Наименьший радиус орбиты:
Размеры атома определяются квантовыми законами (радиус

пропорционален квадрату постоянной Планка). Классическая теория не может объяснить, почему атом имеет размеры порядка 10-8см.

уровни).

водорода, ему нужно сообщить энергию 13,53 эВ – энергия ионизации.
Возбуждающий

атом: n=2, 3, 4, …
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.

физических систем – от Галактик до атомов и атомных ядер

ВОЛНА

или

ЧАСТИЦА

«Наука вынуждает нас создавать новые теории. Их задача – разрушить стену противоречий, которые часто преграждают дорогу научному прогрессу. Все существенные идеи в науке родились в драматическом конфликте между реальностью и нашими попытками ее понять».

Корпускулярные и волновые свойства частиц следует рассматривать не как взаимоисключающие, а как взаимодополняющие друг друга