Разделы

Рубрики

Страницы

Свежие записи

Наличие резких спектральных линий, испускаемых атомами химических элементов, указывает на то, что процессы внутри атомов должны быть дискретны. Законы же классической физика приспособлены для описания непрерывных процессов. Нильс-Бор в 1913 году ясно понял это противоречие и сформулировал два постулата:

1) Атом (и всякая атомная система) может находиться не во всех состояниях, допускаемых классической механикой, а только в некоторых избранных (квантовых) состояниях, характеризующихся определёнными дискретными значениями E1,E2,E3… . В этих состояниях, вопреки классической электродинамике, атом не излучает. Поэтому они называются стационарными состояниями.

2) При переходе из стационарного состояния с большей энергией En2 в стационарное состояние с меньшей энергией En1 энергия атома изменяется на En2En1. При этом испускается один фотон с энергией

hν = ħω = En2En1 (4)

Такое же соотношение справедливо и для случая поглощения. Соотношение (4) называется правилом частот Бора и объясняет комбинационный принцип Ритца. Сравнивая (1) и (4), находим:

Tn = — E n / С h (5)

Постулаты Бора

Тем самым раскрывается физический смысл термов. Они определяются энергетическими уровнями атомов. Совокупность значений энергии стационарных состояний атома E1, E2, Е3… образует энергетический спектр атома.

В спектроскопии спектральные термы и уровни энергий принято изображать горизонтальными линиями, а переходы между ними стрелками. Стрелкам, направленным от высших уровней к низшим, соответствуют линии изучения, стрелкам, проведенным в обратных направлениях, линии поглощения. На рис.1 изображён спектр водорода.

Уровни энергии здесь нумеруются квантовым числом. За нуль принята энергия уровня с n = ∞ . Все энергетические уровни, расположенные ниже, дискретны. Им соответствуют отрицательные значения полной энергии атома. Выше линий n = ∞ энергия не квантуется, т. е. энергетический спектр непрерывен. Но при Е<0 движение электрона ограничено, а при Е > 0 не ограничено, т. е. при непрерывном энергетическом спектре атома электрон может, как угодно далеко удаляться от ядра и атом ионизируется.

Таким образом, ядро и электрон образуют связанную систему атом-электрон только в случае дискретного энергетического спектра.

Если понимать под атомом только связанные состояния, то можно сказать, что уровни энергии атома всегда дискретны, как это и постулировал Бор. В квантовой механике строго доказывается, что дискретный энергетический спектр является следствием ограничения области пространства, в которой электрон совершает движение. В случае атома это ограничение области движения электрона вызвано силой притяжения его к ядру. рис.1.Энергетический спектр атома водорода

Двух постулатов Бора, конечно, недостаточно для построения полной теории. Они должны быть дополнены, прежде всего правилами квантования, с помощью которых могут быть вычислены уровни атома.

Похожие записи :

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.