2-дәріс. Бордың кванттық теориясы

жүктеу 0,68 Mb.

бет	1/5
Дата	13.12.2022
өлшемі	0,68 Mb.
	#40597

1 2 3 4 5

2 дәріс. Бор постулаттары (копия)

2-дәріс. Бордың кванттық теориясы. Бор постулаттары. Франк-Герц тәжірибелері. Сутегі атомының Бор ұсынған моделі. Сутегі атомының энергетикалық күйлері. Сутегі атомының спектрі. Спектрлік сызықтардың изотоптық ығысуы Бор теориясының кемшіліктері.

2.1. Бор постулаттары
Атомның ядролық (планетарлық) моделі классикалық физика заңдары тұрғысынан орнықсыз. Өйткені классикалық электродинамика заңдарына сәйкес:

Үдемелі қозғалатын зарядталған бөлшек (электрон) электромагниттік энергияны (жарық) үздіксіз шығаруға тиіс;
Осы жарықтың жиілігі электронның ядроны айналу жиілігіне тең болуы керек.

Демек, осы модельге сәйкес атомның толық энергиясы үздіксіз кеми беруге, ал айналу жиілігі үздіксіз арта беруге тиіс. Осы жағдайда өте аз уақыт (10^-8с) ішінде электрон ядроға құлап, атом өзінің өмір сүруін тоқтататындығын есептеп, көз жеткізуге болады. Ал бұл барлық атомдардың өте қысқа уақыт ішінде қирайтынын көрсетеді. Бұған қоса, егер берілген модель дұрыс болса, онда сутегінің оптикалық спектрі (басқа элементтердің спектрі де) үздіксіз, тұтас болуы керек. Осы екі қорытынды да тәжірибе деректеріне толығынан қарама-қайшы келеді. Шындығында атом өте орнықты жүйе болып табылады және қозбаған күйде жарық шығармайды; атом сызықтық оптикалық спектр береді. Сонымен, атомның ядролық (планетарлық) моделі (классикалық механика және электродинамикамен қосылып) атомның орнықтылығын да, атомдық спектрдің сызықтық сипатта болатынын да түсіндіре алмады.
Осы тұйыққа тірелуден шығу жолын 1913 ж. Дания физигі Нильс Бор (1885-1962) тапты. Ол үшін оған классикалық физика түсініктеріне қайшы келетін жорамалдар енгізуге тура келді. Бор өзінің жорамалдарын екі постулат түрінде ұсынды:
1. Классикалық механика тұрғысынан атомда мүмкін болатын шексіз көп электрон орбиталары ішінен, шындығында
mr=n (n=1,2,…)
белгілі кванттық шарттарды қанағаттандыратын тек кейбір дискретті орбиталар іске асады. Электрон осы стационарлық орбиталардың біреуінің бойымен үдей қозғалғанмен ешбір электромагниттік толқын (жарық) шығармайды. Осындай орбиталарға сай атомның стационарлық (орнықты) күйдегі энергиясының дискретті мәндері (Е₁, Е₂, Е₃,...) болады.
2. Электрон бір стационарлық күйден екінші стационарлық күйге көшкенде ғана жарық энергиясы кванттары түрінде шығарылады немесе жұтылады.
Жарық квантының шамасы араларында электрон кванттық көшу жасайтын стационарлық күйлер энергияларының айырмасына тең:
. (2.1)
Осы теңдік Бордың жиіліктер ережесі деп аталады. Сонымен атом стационарлық бір күйден басқа екінші күйге секірмелі түрде ауысады. Бұлар кванттық көшулер деп аталады. Мысалы, егер электрон n=5 орбитадан (стационарлық күйден) n=4 орбитаға өткен болса, онда жиілігі фотон шығарылады (бұл шығару спектрінің дискреттік сипатын түсіндіреді). Ал егер энергиясы фотон атоммен соқтығысса, онда ол жұтылуы мүмкін. Сонда электрон n=4 орбитадан n=5 орбитаға көшеді. Жұтылу спектрінің пайда болу механизмі осындай. (2.1)
Бордың жиіліктер ережесі Ридберг-Ритцтің комбинациялық принципін түсіндіруге мүмкіндік береді. Осы принципке сәйкес спектроскопияда спектрлік сызықтардың толқындық сандары T(n) термдер деп аталатын оң таңбалы сандар айырмасы түрінде бейнеленеді:
, n>m . (2.2)
Спектроскопиялық толқындық сан үшін Бордың (2.1) жиіліктер ережесі мына түрде жазылады:
. (2.3)
(2.3) және (2.2) теңдіктерін салыстырып, терм атомның стационарлық күйдегі энергиясына тура пропорционал екендігін көруге болады:
. (2.4)
Cөйтіп спектрлік термнің физикалық мағынасы түсінікті болды. Атомның стационарлық күйлерінің Е₁, Е₂, Е₃,... энергия мәндерінің жиынтығы атомның энергетикалық спектрін түзеді. Сонымен терм атомның энергия деңгейлерімен анықталады.

жүктеу 0,68 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5