Перейти к содержимому.

Портал Естественных Наук

Разделы


Персональные инструменты
Вы здесь: Главная » Физика » Теоретическая база » Атомная и ядерная физика » Планетарная модель атома. Постулаты Бора
Вход


 

Планетарная модель атома. Постулаты Бора

Новость: Открыт форум по нанотехнологии.

Планетарная модель атома. Постулаты Бора


Тема2. Планетарная модель атома. Постулаты Бора


Компьютерная модель атома бериллия.

Рассеяние a-частиц при прохождении через фольгу вызывается кулоновскими силами, т.е. электрическим взаимодействием частицы и заряда атома. Гравитационное взаимодействие в 10 33 раз меньше, поэтому фактически роли не играет.
Какие же заряды в атоме вызывают рассеяние
a-частиц? Электроны не могут этого сделать, так как их масса много меньше массы  частицы: ma=7350me.При взаимодействии с электронами быстро движущаяся частица не изменяет направление своего движения.
Причиной рассеяния
a-частицы является их взаимодействие с положительно заряженными частицами атома, занимающими очень малую область атома. Резерфорд назвал эту область ядром. В ядре сосредоточена почти вся масса атома и весь положительный заряд. Обобщив результаты опытов, Резерфорд предложил следующую модель строения атома:

1. в центре атома - положительно заряженное ядро:

bullet

заряд ядра q = Z·e, где Z-порядковый номер элемента в таблице Менделеева, e =1.6·10-19 Кл - элементарный заряд;

bullet

размер ядра 10-13 см;

bullet

масса ядра фактически равна массе атома.

2. электроны движутся вокруг ядра по круговым и эллиптическим орбитам, как планеты вокруг Солнца:

bullet

электроны удерживаются на орбите кулоновской силой притяжения к ядру, создающей центростремительное ускорение.

bullet

число электронов в атоме равно Z ( порядковый номер элемента)

bullet

электроны движутся с большой скоростью, образуя электронную оболочку атома.

Модель атома, предложенная Резерфордом, называется планетарной.

Квантовые постулаты Бора 

 Планетарная модель атома является внутренне противоречивой. Движущийся с ускорением заряд излучает электромагнитную волну. При этом энергия атома уменьшается: электрон должен упасть на ядро, а атом прекратить свое существование. 
На самом деле атомы химических элементов представляют собой устойчивые структуры, существующие десятки тысяч лет без изменения. Поэтому модель атома Резерфорда была дополнена рядом положений, автором которых является датский физик Бор.

В 1913 году Бор показал, что несовпадение с экспериментом выводов, основанных на модели Резерфорда, возникла потому, что поведение микрочастиц нельзя описывать теми же законами, что и макроскопических тел.
Бор предположил, что величины характеризующие микромир, должны квантоваться, т.е. они могут принимать только определенные дискретные значения.
Законы микромира - квантовые законы! Эти законы в начале 20 столетия еще не были установлены наукой. Бор сформулировал их в виде трех постулатов. дополняющих ( и "спасающих") атом Резерфорда.

Первый постулат: 
Атомы имеют ряд стационарных состояний соответствующих определенным значениям энергий: Е1, Е2...En. Находясь в стационарном состоянии, атом энергии не излучает, несмотря на движение электронов.

Второй постулат:
В стационарном состоянии атома электроны движутся по стационарным орбитам, для которых выполняется квантовое соотношение: 
                                              m·V·r = n·h/2·
p (1)
где m·V·r =L - момент импульса, n=1,2,3..., h-постоянная Планка.

Третий постулат:
Излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе его из одного стационарного состояния в другое. При этом излучается или поглощается порция энергии (квант), равная разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит переход:                                                
= h·= Em-En (2)

 

 

Рис. 1.

Схемы перехода атома:

1.из основного стационарного состояния в возбужденное,

2.из возбужденного стационарного состояния в основное.

 

 

Рис. 2.

Постулаты Бора  противоречат законам классической физики. Они выражают характерную особенность микромира - квантовый характер происходящих там явлений. Выводы, основанные на постулатах Бора, хорошо согласуются с экспериментом. Например, объясняют закономерности в спектре атома водорода, происхождение характеристических спектров рентгеновских лучей и т.д. На рис. 3 показана часть энергетической диаграммы стационарных состояний атома водорода.

Рис. 3.

Стрелками показаны переходы атома, приводящие к излучению энергии. Видно, что спектральные линии объединяются в серии, различающиеся тем, на какой уровень с других (более высоких) происходит переход атома.

 


Смотреть новые блоки текста

 

(c) Портал Естественных Наук

Портал Естественных Наук