1.1.1. Қысқаша теориялық кіріспе
Атомның ядролық моделі. Атом оң зарядталған ядродан және оны қоршаған теріс зарядталған электрондардан (электрондық қабық) тұратындығы тағайындалған. Ядроның сызықтық мөлшері 10-15-10-14 м шамасында. Атомның электрондық қабығымен анықталатын өзінің мөлшері бұдан 105 еседей үлкен. Бірақ атомның түгелге дерлік массасы (99,95 %) ядрода шоғырланған.
Атомның осы моделін 1911 жылы Резерфорд -бөлшектердің өте жұқа алтын фольгадан (қабыршақтан) шашырауы бойынша тәжірибе нәтижелеріне сүйеніп, ұсынған. Сондықтан ол Резерфорд моделі деп аталады.
Қозғалмайтын ядроның кулондық өрісінен зарядталған бөлшектің (-бөлшек) шашырайтын бұрышы
немесе (1.1.1)
формуласымен анықталады, мұндағы – әсерлесетін бөлшектердің (ядро және -бөлшек) зарядтары, – түсетін бөлшектің кинетикалық энергиясы, М –-бөлшектің массасы, – оның ядродан алыстағы жылдамдығы, (СГС), (СИ).
Атомдық құбылыстар аймағында тәжірибеде (1.1.1) формуланың өзін емес, осы формуланың статистикалық салдарын тексеруге болады. Осы жағдайда -бөлшектің d денелік бұрышқа шашырауы үшін ядроның дифференциалдық тиімді қимасы, шашыраудың толық қимасы ұғымдары енгізіледі.
– шашыраудың дифференциалдық тиімді қимасы деп атомнан (ядродан) уақыт бірлігінде d денелік бұрышқа шашыраған бөлшектер санының түсетін бөлшектер ағынының І тығыздығына (І интенсивтілігіне) қатынасын айтады; І – ағынға перпендикуляр бірлік аудан арқылы бірлік уақыт ішінде өтетін шоқтағы -бөлшек саны.
, (1.1.2)
мұндағы денелік бұрыш элементі. (1.1.2) формуламен Резерфордтың атомның ядролық моделін ұсынуына негіз болған эксперименттік деректер түсіндіріледі. (1.1.2) формула -бөлшектердің бір ядродан шашырауын бейнелейді. Егер шашыратқыш фольгада ядроның тығыздығы n болса, онда олардың жалпы саны nV болады, мұндағы V – фольганың көлемі. Сонымен, шашыраған -бөлшектер саны:
(1.1.3)
формуламен анықталады.
Бөлшектердің бастапқы қозғалыс бағытына бұрышпен d элементар денелік бұрышқа шашыраған бөлшектердің салыстырмалы саны үшін Резерфорд формуласы:
, (1.1.4)
мұндағы n – фольга бетінің бірлік ауданына келетін ядро саны, К – фольгаға түсетін бөлшектердің (-бөлшектер) кинетикалық энергиясы, (СГС) немесе (СИ), – әсерлесетін бөлшектердің зарядтары.
Бальмердің жалпыланған формуласы
(м-1), (с-1) (1.1.5)
қарапайым атом-сутегі атомының (z=1) және сутегі тәрізді иондар (z>1, He+, Li++,…) спектрлеріндегі серияларды бейнелейді; – спектрдегі спектрлік сызықтардың толқындық саны; R – Ридберг тұрақтысы; m серияны анықтайды (m=1,2,…); n тиісті серияның жеке сызықтарын анықтайды (n = m + 1, m + 2,…).
жүйенің келтірілген массасы (m<
R=3,291015 c-1, R=109677,581 см-1; (СГС) , (СИ).
Атомның Бор ұсынған моделі (1913). Н. Бор сутегі атомының бүкіл спектрін өте жақсы түсіндіретін және атом құрылысының физикалық моделі негізіне алынған теория ұсынды. Бор моделіне сәйкес атомдағы электрондар ядроны орнықты (стационарлық) дөңгелек орбиталар бойынша айналып жүреді. Осы орбиталарға электронның белгілі энергиялары сәйкес келеді. Бір орбитадан екінші орбитаға секіріп, электрондар энергияны қабылдап немесе жоғалта алады.
Бор теориясында сызықтық спектрлердің эмпирикалық заңдылықтары, Резерфордтың ядролық моделі және жарықтың шығарылуы және жұтылуының кванттық сипаты біртұтас біріктірілді.
Бордың бірінші постулаты. Атомда энергияның белгілі дискреттік мәндерімен сипатталатын стационарлық (уақыт бойынша өзгермейтін) күйлер болады, осы күйлерде ол энергия шығармайды.
Атомның стационарлық күйлеріне стационарлық орбиталар сәйкес келеді, осы орбиталар бойынша электрондар қозғалады. Стационар орбиталар бойынша электрондардың қозғалысы кезінде электрмагниттік сәуле шығарылмайды. Атомның стационарлық күйінде электрон дөңгелек орбита бойымен қозғалып,
(1.1.6)
шартын қанағаттандыратын, импульс моментінің дискретті квантталған мәндеріне ие болуы тиіс.
Бордың екінші постулаты. Электрон бір орбитадан басқасына ауысқанда энергиясы тиісті стационар күйлердің энергиялары айырымына тең
(1.1.7)
бір энергия кванты – фотон шығарылады (жұтылады).
Кванттық ауысулардың дискретті жиіліктерінің мүмкін болатын жиыны
(1.1.7 а)
атомның сызықтық спектрін анықтайды.
ni – стационарлық орбита радиусы:
Достарыңызбен бөлісу: |
