ЗАКОН ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРОВ АТОМОВ И ИОНОВ
Введение
Спектры атомов и ионов – самый большой массив экспериментальной информации об обитателях микромира, но человек научился использовать лишь мизерную часть этой научной информации. У историков науки достаточно информации, чтобы убедительно доказать, что закон формирования спектров атомов открыл Канарёв Ф.М. Изложим часть этой информации.
12.2. В чём сущность и главная особенность этого раздела физики и химии? Спектроскопия содержит уже более миллиона спектральных линий атомов, ионов и молекул. Это самый большой массив экспериментальной информации о микромире [1], [2].
12.3. Какая часть этой информации уже расшифрована и приносит пользу? Точный ответ трудно сформулировать, а примерная оценка такая. Около 1% информации, содержащейся в спектрах атомов, ионов и молекул расшифрована. Менее 1% из расшифрованной информации приносит пользу.
12.4. Почему так медленно развивается процесс извлечения пользы из такого большого массива экспериментальных данных? Потому что точный расчёт спектров начинался и заканчивался спектром атома водорода, а спектры всех остальных атомов и ионов рассчитывались по приближённым формулам, не содержащим общей закономерности формирования спектров атомов и ионов.
12.5. Когда были открыты спектры? Спектры были получены давно, но не было теории, позволяющей понимать закон формирования спектров, созданный Природой.
12.6. На чём основывается такое утверждение? Законы Природы, которые мы собираемся познать и представить в виде математических зависимостей, обычно просты и в этом сложность их открытия. Когда закон, реально управляющий процессом или явлением, например формированием спектров, не открыт, то учёные начинают изощряться и разрабатывать математические модели, которые дают лишь приближённые результаты и не раскрывают физику описываемого процесса или явления. Именно такая судьба досталась и спектроскопии. Были разработаны приближённые методы расчёта спектров, из которых не следовали никакие физические законы, созданные Природой для управления процессами формирования спектров.
12.7. Когда же был открыт закон формирования спектров атомов и ионов? Он был открыт в середине девяностых годов прошлого века и тогда же был опубликован. А потом его публикации были многократно повторены в журналах, брошюрах, книгах и в Интернете [2].
12.8. Почему же этот закон до сих пор не признан и студенты не изучают его? Не хотелось бы отвечать на этот вопрос. Но можно спрогнозировать то, что напишут об этом историки науки. Этот закон был открыт вдали от научных центров, и у его автора не было покровителей, которые бы влияли на средства научной информации, чтобы надуть ему научный авторитет и таким образом привлечь внимание научной общественности к этому закону.
12.9. Как автор закона формирования спектров и новой теории микромира относится к этому? Как к историческому счастью, позволившему ему безмятежно искать научные истины без оглядки на «научные авторитеты».
12.10. Какое главное следствие следует из закона формирования спектров атомов и ионов? Отсутствие орбитального движения электронов в атомах.
12.11. Как это влияет на научный интеллект молодёжи – нашего будущего? Нет никакого сомнения в том, что будущие поколения отнесут процесс преподавания ошибочных взглядов на строение атомов к разряду интеллектуального насилия над ними, начало которому положили поклонники Эйнштейна путём блокирования доступа такой информации к научно-образовательной власти России.
12.12. Есть ли факты, доказывающие вышеприведённое утверждение? Конечно, есть и их немало, но нам уже надоело оглашать их из-за того, что все уровни научной власти игнорируют их. Молчит и комитет по борьбе с лженаукой, демонстрируя предельно низкий научный интеллект своих «научных экспертов» (рис. 83).
12.13. Но ведь, нужен же какой-то орган для противодействия распространению ошибочных научных знаний, публикуемых в Интернете? Безусловно, нужен. Он должен дополнять естественное стремление самой научной общественности искать не ошибочные, а достоверные результаты научных исследований. И называть этот комитет надо, как комитет научных экспертов, а не борцов с лжеучёными. Главная задача учёных этого комитета - выявление достоверных научных знаний, публикуемых в Интернете.
12.14. Почему же не реализуется столь очевидная необходимость в комитете по выявлению новых достоверных научных знаний? Ответ элементарен. Потому что нет научных экспертов, способных делать такую работу.
12.15. Почему нет научных экспертов по выявлению новых достоверных научных результатов? Ответ тоже элементарен. Потому что наука уже так усложнилась и развивается так быстро, что лишает учёного со старым запасом знаний возможности понимать новое.
Рис. 83: а) спектр атома водорода; b) молекулярный спектр
12.16. Почему лишает? Потому что устаревшие знания в его голове базируются на устаревших критериях оценки достоверности новых знаний.
12.17. Разве могут установленные однажды критерии научной достоверности результатов научных исследований быть ошибочными? История формирования критериев научной достоверности ещё не изучалась и не обобщалась. Однако, она сама формируется в голове исследователя, работающего в режиме самообразования.
12.18. Что понимается под режимом самообразования? В режиме самообразования работают те учёные, которые, встретив фундаментальное научное противоречие, начинают искать его причину. И ищут её до тех пор, пока она не будет выявлена, проверена и исправлена.
12.19. К чему же приводит такой подход к научному поиску? Как правило, – к установлению ошибочности старого критерия научной достоверности и выявлению нового, неошибочного критерия научной достоверности.
12.20. Признают ли учёные новые критерии научной достоверности, в головах которых – старые, ошибочные критерии такой достоверности? Нет, конечно, не признают, так как этот процесс управляется законом Природы, а не разумом тех, кто обязан разбираться в достоверности нового научного результата.
12.21. Кто же открыл этот закон и как он сформулирован? Его открыл крупный учёный XX века, Макс Планк и сформулировал его следующим образом: «Обычно новые научные истины побеждают не так, что их противников убеждают и те признают свою неправоту, а большей частью так, что противники эти постепенно вымирают, а подрастающее поколение усваивает новую научную истину сразу» [2]
12.22. Что следует из этого закона? История российской науки уже убедительно доказала неотвратимость реализации этого закона в реальной жизни.
Конечно, эта неотвратимость уже принесла государству ущерб, который потомки не смогут вложить ни в какие триллионы. Судите сами, школьники и студенты изучают полностью ошибочную динамику Ньютона, более 80% глубоко ошибочных физических и более половины глубоко ошибочных химических знаний. В их головы закладываются ошибочные критерии оценки достоверности изучаемого. Это значит, что всем выпускникам инженерных профилей выдаются дипломы инженеров с фактически «дебильными» знаниями и некому спасти их от этой участи, так как всё идёт по планковскому закону признания научных истин: только после ухода из жизни их главных противников.
12.23. Что же надо сделать немедленно, чтобы желать здравия всем академикам и блокировать работу планковского закона о признании новых научных знаний? Пока сохраняется возможность заблокировать работу планковского закона признания научных истин, но она очень зыбкая, так как базируется на знаниях лишь одного человека, способного прочесть полный курс лекций о новых критериях научной достоверности для совершенно новых специалистов – научных экспертов. Конечно, их надо готовить по специальной министерской программе, но в головах всех министерских работников - старые критерии научной достоверности и нет силы, способной убедить их в необходимости иметь специалистов с новыми критериями научной достоверности. В результате круг замыкается и остаётся один выход – ждать полной реализации планковского закона признания новых научных результатов. Те, кто не желает такой участи, могут последовать за нами. Несмотря на глубокий пенсионный возраст, я имею ещё возможность освободить от дебилизации тех, кто читает мои ответы на научные вопросы.
12.24 Это - удивительная информация. Она убедительно доказывает абсолютную безответственность исполнительной государственной Власти, формирующей государственную научно-образовательную политику путём блокирования элементарного здравомыслия всех государственных научно-образовательных чиновников. Почему так происходит? Это вопрос историкам науки, но ответ на него будет оглашён официально не при нашей жизни.
12.25. Почему? Потому что некому. Блокирует этот процесс низость научно-образовательного интеллекта у тех, кто формирует научно-образовательную политику и воплощает её в жизнь.
12.26. В чём суть причины такого состояния научно-образовательной политики? Она в допуске к Властным функциям только тех, кто умеет льстить Президенту страны.
12.27. Почему сформировалась такая ситуация? Потому что все предшествующие годы средства массовой информации убеждали всех, что главный критерий научной достоверности результата научных исследований - авторитет автора научного результата.
12.28. В чём суть этой ошибки? В том, что в Природе существуют естественные критерии оценки достоверности научного результата. Их открыл Евклид в III-м веке до нашей эры. Но они были проигнорированы. Так велико было желание иметь национальных героев в научных достижениях. Главные из них уже известны, как творцы ошибочных научных идей.
12.29. Какой же выход из этой кошмарной ситуации? У нас выход один: скорбим о продолжающейся дебилизации молодёжи и продолжаем анализ спектроскопии для тех, кто уже понимает причины своей научной отсталости и тех, кто уже понял, что при нынешней Власти самообразование - единственный путь формирования достоверности личного научного интеллекта.
12.30. Можно ли представить последовательно рождение закона формирования спектров? Представляем.
12.31. Что явилось началом формирования представлений об орбитальном движении электронов в атомах? Известно, что идея орбитального движения электронов в атомах родилась из постулата Бора [2].
. (62)
12.32. Есть ли вывод математической модели этого постулата? Есть, он следует из постулата Луи – де - Бройля, согласно которому на каждой орбите укладывается целое число 
волн электрона.
. (63)
12.33. Как приводится соотношение (63) к постулату Бора (62)? Учитывая, что 
и 
, и подставляя эти данные в формулу (63), получаем постулированное соотношение Нильса Бора (62).
12.34. Есть ли противоречия в математической модели постулата Бора (62)? Есть, и немало. Главное из них - равенство длины волны электрона длине его первой орбите. На первой орбите n=1 и из формулы (62) следует 
, то есть, когда электрон находится на первой орбите, то длина его волны равна длине окружности орбиты.
12.35. Как ученые отнеслись к этому противоречию? Проигнорировали его.
12.36. По какому закону, следующему из орбитального движения электрона, изменяются энергии поглощаемых и излучаемых фотонов при переходе электронов между орбитами? Из постулата Бора (62) следует формула для расчета спектра атома водорода при переходе электрона с орбиты n2 на орбиту n1.
. (64)
12.37. Что означает выражение перед скобками в формуле (64)? Это постоянная Бальмера-Ридберга. Она равна энергии ионизации атома водорода 13,60eV.
12.38. Можно ли использовать формулу (64) для расчёта спектров других атомов? Нет, нельзя. Так как выражение перед скобками - численная величина равная энергии ионизации одного единственного атома – атома водорода.
12.39. Как же вышли из этого затруднения теоретики-спектроскописты? Очень просто. Вместо того чтобы искать причины возникшей трудности они начали плодить обилие предельно сложных и запутанных методов приближённого расчёта спектров атомов и ионов, из которых невозможно было понять физическую суть процесса формирования спектров и принцип взаимодействия электронов с протонами ядер атомов.
12.40. Можно ли привести литературный источник с бесплодными теоретическими результатами по расчёту спектров? Классической в этом отношении является книга Никитин А.А. Рудзикас З.Б. Основы теории спектров атомов и ионов. М.: Наука. 1983. В ней нет ни единого достойного примера расчёта спектра. Все страницы заполнены математическими крючками ни малейшим образом не отражающими реальность – любимейшее творение большей части математиков-теоретиков.
12.41. Каким понятием надо заменить старое понятие орбита, чтобы не путаться в новых представлениях о структуре атомов, которые должны следовать из их спектров? Чтобы легче формировались новые представления о взаимодействии электронов с протонами ядер, надо понятие орбита заменить понятием энергетический уровень и представлять эти уровни, как дискретные расстояния между протонами ядер атомов и их электронами.
12.42. Известно, что энергия ионизации атома водорода равна 13,60eV. Это означает, что, когда электрон находится на первом энергетическом уровне, то энергия связи его с протоном равна 13,60eV. Чему равна энергия фотона, который должен поглотить электрон, чтобы перейти с первого энергетического уровня на второй? Эта энергия стоит первой в экспериментальном ряду энергий, соответствующих, как сказано в справочниках, стационарным энергетическим уровням. Она равна 10,20eV.
12.43. Известно, что при переходе электрона атома водорода на второй энергетический уровень его энергия связи с протоном уменьшается и становится равной 3,40 eV. Это значит, что при сложении энергий 13,60eV и 10,20eV должен получаться результат 
но, он абсурден. Как учёные выкрутились из этого положения? Они поступили очень просто. Произвольно переписали указанную формулу так
(65)
и объяснили свои действия тем, что появившиеся минусы – результат отрицательности заряда электрона. Ловко, не правда ли?
12.44. Какой запрет существует для такого объяснения? Дело в том, что, как мы уже знаем, полная энергия электрона состоит из двух составляющих: потенциальной и кинетической. Потенциальную часть можно представить отрицательной, а вот кинетическую нет, так как она представляет произведение массы электрона на квадрат скорости света и в силу этого всегда является величиной положительной. В результате отрицательность заряда электрона не может служить основанием для введения в формулу (65) минусов.
12.45. А в чём же истинная причина появления минусов в формуле (65)? Истинная причина заключается в том, что все энергии, представленные в формуле (65), – лишь части общей энергии электрона, которые надо было вычесть из его полной энергии 
и формула (65) становится такой
(66)
12.46. Как из формулы (66) получить формулу (65)? Сокращая слева, и справа полную энергию электрона, получим формулу (65) с законным присутствием в ней минусов, которые теперь проясняют их физический смысл, отсутствующий во всех приближённых формулах для расчёта спектров.
12.47. В чём сущность этого физического смысла? В том, что начальным энергетическим уровнем любого электрона в любом атоме является первый энергетический уровень. Оказавшись на нём, в результате излучения серии фотонов, электрон начинает поглощать другие фотоны и переходить на более высокие энергетические уровни, номера которых увеличиваются.
12.48. Значит ли это, что у каждого электрона в каждом атоме существует максимально возможный энергетический уровень, начиная с которого при встрече с протоном, он ступенчато приближается к протону, излучая фотоны и формируя спектры? Конечно, значит.
12.49.С какого энергетического уровня электрон атома водорода, устанавливает контакт с протоном и начинает приближаться к нему? Электрон атома водорода устанавливает связь с протоном, начиная со 108 энергетического уровня (n=108).
12.50. Из каких экспериментальных данных это следует? Из спектра излучения Вселенной. Во Вселенной водород – самый распространённый химический элемент. Его там 73%. Синтез атома водорода формирует максимум излучения Вселенной.
12.51. Как записывается энергетический баланс электрона при переходе его с первого на третий и четвёртый энергетические уровни? Он представлен в формулах:
, (67)
(68)
12.52. Какой же закон формирования спектра атома водорода следует из рассмотренной последовательности (65…68) изменения энергий электрона и фотонов, поглощаемых им при энергетических переходах, в момент удаления от протона? Он представлен в формуле [2].
, (69)
где: 
- энергия поглощенного или излученного фотона; 
- энергия ионизации, равная энергии такого фотона, после поглощения которого, электрон теряет связь с ядром и становится свободным; 
- энергия связи электрона с ядром атома, соответствующая первому энергетическому уровню, также равна энергии фотона.
12.53. Позволяет ли формула (69) рассчитать спектр атома водорода? Позволяет. Спектр атома водорода представлен в табл. 5. Спектр межуровневых переходов электрона в атоме водорода представлен в табл. 6.
12.54. Можно ли считать математическую модель (69) законом формирования спектров атомов и ионов? Дальше мы увидим, как эта математическая модель позволит нам рассчитать спектр первого электрона атома гелия, на котором споткнулись теоретики около 100 лет назад и начали плодить приближённые методы расчёта спектров. Потом мы рассчитаем с помощью этой же формулы спектры других атомов и ионов, и опишем методику её использования. В результате и появятся основания считать математическую модель (65) законом формирования спектров атомов и ионов.
Таблица 4. Спектр атома водорода
| Значения | n | |||||
 (эксп)
| eV | 10,20 | 12,09 | 12,75 | 13,05 | 13,22 |
| (теор)
| eV | 10,198 | 12,087 | 12,748 | 13,054 | 13,220 |
 (теор)
| eV | 3,40 | 1,51 | 0,85 | 0,54 | 0,38 |
Таблица 7. Энергии межуровневых переходов электрона атома водорода
| Уровни | 
| 2...3 | 3...4 | 4...5 | 5...6 | 6...7 | 7...8 |
| (экп.)
| eV | 1,89 | 0,66 | 0,30 | 0,17 | 0,10 | 0,07 |
| (теор)
| eV | 1,888 | 0,661 | 0,306 | 0,166 | 0,100 | 0,065 |
12.55. Из какой математической модели следует отсутствие орбитального движения электрона? Закон формирования спектров атомов и ионов (69) легко приводится к виду
. (70)
В этой математической модели нет составляющей, представляющей орбитальную энергию электрона. Это автоматически означает, что электрон не совершает такого движения в атоме.
12.56. Какое следствие вытекает из этого для химиков? Немедленно прекратить преподавание аналитической химии и немедленно написать новый учебник по аналитической химии для школ и вузов [2].
12.57. Сколько лет длится указанная необходимость немедленности действий химиков? Более 30 лет.
12.58. Информировал ли автор Президента и Премьера об указанной необходимости? Тяжёлый вопрос. Информировал многократно, но разве не видно по телевидению и по публикациям в Интрнете беднейший научный интеллект советников президента по науке? [9].
12.59. Какое взаимодействие между электроном и протоном атома водорода следует из формулы (70)? В конечном выражении этой формулы представлены лишь частоты излучаемых и поглощаемых фотонов и нет орбитальной энергии электрона. Это значит, что атомарный электрон взаимодействует с протоном не орбитально, а линейно.
12.60. Могут ли разноименные электрические заряды электрона и протона сближать их при формировании атома водорода, а одноимённые магнитные полюса - ограничивать это сближение? Это - наиболее работоспособная и, даже можно сказать, единственная гипотеза.
12.61. По какому закону изменяются энергии связи электрона с протоном? Ответ следует из формулы (71) [2]
. (71)
При этом в атоме водорода энергия связи 
электрона с ядром атома, соответствующая первому энергетическому уровню, равна энергии его ионизации 
.
12.62. Если рассматривать процесс излучения фотонов электроном при его сближении с протоном, то изменится ли закон формирования спектров? Нет, конечно. Его математическая модель
, (72)
полностью совпадает с видом конечной части модели (69), описывающей процесс поглощения фотонов электроном.
12.63. Можно ли из закона формирования спектров получить формулу (72) Нильса Бора для расчёта спектра при межуровневых переходах электрона? Она автоматически получается из законов (69 или 72) формирования спектров [2].
(73)
12.64. Чем формула (73) принципиально отличается от аналогичной боровской формулы (64)? Тем, что в новой формуле (73) перед скобками стоит энергия связи любого электрона с протоном ядра в момент пребывания его на первом энергетическом уровне, а в формуле Бора (64) перед скобками – постоянная Бальмера - Ридберга.
12.65. Являются ли энергии единичных фотонов и единичных электронов величинами векторными? Последние исследования показали, что линейная частота 
, при которой передается и принимается электронная информация - величина скалярная. С учетом этого предполагалось, что энергия единичного фотона, равная произведению векторной величины 
на скалярную - величина векторная. Однако новый анализ показал, что линейная частота колебаний единичных фотонов – величина векторная. Тогда в формуле 
величины h и v - обе векторные (рис. 84). Так как они направлены вдоль одной оси в одну и ту же сторону, то их векторное произведение равно нулю, что исключает векторные свойства энергий единичных фотонов и электронов.
12.66. Почему у электрона направления векторов спина и магнитного момента совпадают, а у протона - противоположны? Главное условие формирования связей между частицами – совпадение направлений вращений соединяющихся частиц. Поскольку процесс соединения формируется электронами и протонами, то совпадение направлений вращений этих частиц (эквивалентно совпадению направлений их спинов ) возможно лишь при условии, если векторы спина 
и магнитного момента 
у электрона будут совпадать, а у протона их направления будут противоположны. Дальше мы увидим, как ярко это условие проявляется при формировании молекул.
Рис. 84. Схемы к определению векторных свойств энергий фотонов
12.67. Сколько энергетических уровней имеет электрон атома водорода и электроны других атомов? Электрон атома водорода имеет, примерно, 108 рабочих энергетических уровня. Электроны всех других атомов имеют, примерно, такое же количество энергетических уровней.
12.68. Какой эксперимент доказывает, что у атома водорода 108 энергетических уровней и у электронов других атомов, примерно, столько же? Во Вселенной 73% водорода, 24% гелия и 3% всех остальных химических элементов. Процессы синтеза атомов водорода и гелия идут в звёздах Вселенной непрерывно. Поскольку процессы синтеза сопровождаются излучением фотонов, то это значит, что максимум излучения Вселенной формируют фотоны, излучаемые при синтезе атомов водорода и гелия. Длина волны этого максимума давно измерена и составляет около 0,001м (рис. 85) [2].
12.69. Можно ли рассчитать энергетический уровень, с которого начинается формирование атома водорода при встрече электрона с протоном? Можно. Приводим расчёт. Длина волны фотонов, формирующих максимум излучения Вселенной, равна 
. Энергии фотонов, формирующих этот максимум, равны [2]
. (74)
Рис. 85. Спектр излучения Вселенной
Энергия связи электрона с протоном на последнем энергетическом уровне равна энергии фотона, поглотив, который он станет свободным. Поскольку энергии поглощаемых и излучаемых фотонов на одноимённых энергетических уровнях одинаковые, то, используя закон формирования энергий связи электронов с протонами ядер (74), имеем по закону
. (75)
12.70. Почему нет экспериментальной спектральной линии (рис. 83), соответствующей первому энергетическому уровню атома водорода и равной энергии его ионизации 13,598eV? Этой спектральной линии нет не только в спектре атома водорода, но и в спектрах других атомов. Точная причина ещё неизвестна. У атома водорода эта линия находится в глубокой ультрафиолетовой области. Если её не удалось зафиксировать до сих пор, то одной из причин её отсутствия может служить достаточно большой градиент температуры в зоне формирования плазмы атомарного водорода. По этой причине электрон не может перейти сразу со 108 энергетического уровня на первый и излучить фотон, энергия которого равна энергии ионизации атома водорода 
12.71. Когда номер (n) энергетического уровня увеличивается, то из формулы (75) следует, что энергия связи электрона с протоном ядра приближается к нулю. Означает ли это, что все электроны всех атомов отделяются от их ядер с одной и той же массой и одним и тем же зарядом? Это явное, однозначное следствие новой теории спектров.
12.72. По какому закону изменяются энергии фотонов , поглощаемых электронами при их последовательном переходе с нижних на верхние энергетические уровни? Ответ следует из формулы (75).
12.73. По какому закону изменяются энергии фотонов , излучаемых электронами при их последовательном переходе с верхних на нижние энергетические уровни? Если не учитывать знак энергии, то ответ следует из формулы (72).
12.74. Существует ли математическая модель для расчета спектра любого электрона, любого атома и можно ли считать эту модель законом формирования спектров атомов и ионов? Мы уже ответили, что это формула (73). Она позволяет рассчитывать спектр любого атома при условии правильного экспериментального определения энергии связи 
любого электрона в момент пребывания его на первом энергетическом уровне. Например, в рамках приемлемой погрешности энергии связи обоих электронов атома гелия (табл. 10), соответствующие первому энергетическому уровню ( 
), рассчитываются по формуле 
в которой: 
- энергия ионизации атома водорода; 
- номер электрона в атоме, соответствующий номеру потенциала его ионизации. С учётом этого формула для расчета энергии связи любого электрона атома гелия, соответствующая любому энергетическому уровню, будет такой
; 
. (76)
Совпадение результатов расчетов по формуле (76) с экспериментальными результатами, представленными в табл. 7, доказывает правильность гипотезы о том, что первый электрон атома гелия имеет такие же энергии связи с протоном ядра, какие есть у электрона атома водорода.
Обратим внимание на необходимость запомнить этот момент. Он является главным во всей во всей методологии расчёта спектров атомов и ионов.
12.75. Был ли контакт у автора закона формирования спектров со специалистами из Всероссийского научно-исследовательского института спектроскопии? Да, был. Причём непосредственно с его директором Виноградовым. Это было ещё в прошлом веке. Он пригласил меня принять участие в конференции по спектроскопии. Я отослал доклад и получил ответ, в котором меня информировали, что конференция посвящена традиционным методам расчёта спектров, а я предлагаю нетрадиционный, поэтому мой доклад не может быть включён в программу конференции.
Таблица 8. Энергии связи электрона атома водорода 
, первого 
и второго 
электронов атома гелия 
с ядрами
| N | |||||||||
|
| 13,6 | 3,40 | 1,51 | 0,85 | 0,54 | 0,38 | 0,28 | 0,21 | 0,17 |
|
| - | 3,37 | 1,50 | 0,85 | 0,55 | 0,38 | 0,28 | 0,22 | 0,17 |
|
| 54,4 | 13,6 | 6,04 | 3,40 | 2,18 | 1,51 | 1,10 | 0,85 | 0,67 |
12.76. Энергия ионизации атома гелия, то есть энергия удаления первого электрона из атома равна 
=24,587eV, а из атома водорода - =13,598eV. Разве можно рассчитать спектр первого электрона атома гелия по математической модели закона (76) формирования спектров при такой большой разнице в энергиях ионизации атома водорода и атома гелия? Да, эта разница была главной преградой на пути теоретиков-спектроскопистов в поиске закона формирования спектров атомов и ионов. Это и повело их по пути разработки приближённых методов расчёта спектров. Но нас эта разница не испугала, и мы искали её причину более года и нашли. В результате оказалось, что энергия связи первого электрона атома гелия с протоном ядра в условиях, когда оба электрона находятся в атоме, равна 13,47eV и сразу заработал закон формирования спектров (формула 72).
12.77. Можно ли кратко описать, как это было? Для этого был составлен ряд экспериментальных энергий возбуждения 
первого электрона атома гелия и ряд в виде разности между энергией ионизации первого электрона 
=24,587eV и энергиями возбуждения , взятыми из справочника (табл. 8, а) [3].
12.78. Какой следующий шаг был сделан? Начался анализ каждой экспериментальной величины энергии возбуждения атома путём сравнения её значений в разных справочниках.
12.79. Что было установлено в результате этого анализа? Прежде всего, было установлено некорректное правило заполнения экспериментальных таблиц, которое составители справочников обосновали так: «Наряду с экспериментально измеренными длинами волн в предлагаемых таблицах есть такие линии, длины волн которых рассчитаны по энергетическим уровням с учетом правил отбора. Это - или до сих пор необнаруженные линии тонкой структуры, или слабые, грубо измеренные спектральные линии. Законность такого расчета не вызывает сомнений, так как энергетические уровни устанавливаются по надёжно измеренным линиям с использованием вторичных стандартов».
Таблица 9, а. Энергетические показатели стационарных энергетических уровней первого электрона атома гелия.
| Номер уровня, n | Энергии возбуждения  , eV
| Энергия связи
 , eV
|
| ? | ? | |
| 20,96 | 3,627 | |
| 21,22 | 3,367 | |
| 23,01 | 1,597 | |
| 23,09 | 1,497 | |
| 23,74 | 0,847 | |
| 24,04 | 0,547 | |
| 24,21 | 0,377 | |
| 24,31 | 0,277 | |
| 24,37 | 0,217 | |
| 24,42 | 0,167 | |
| 24,45 | 0,137 | |
| 24,47 | 0,117 | |
| 24,49 | 0,097 | |
| 24,51 | 0,077 | |
| 24,52 | 0,067 |
12.80. Что же скрывалось в использовании вторичных стандартов? Произвол в заполнении энергетических уровней данными, которых не было в эксперименте.
12.81. Как можно прокомментировать этот произвол? Как вынужденную меру при несовершенстве приближённого метода расчёта спектров.
12.82. Почему же теоретики мирились с этим произволом? Причина одна – стереотип мышления, сформированный совокупностью всей предыдущей информации о спектрах атомов и ионов.
12.83. Как была доказана ошибочность действий теоретиков-спектроскопистов? Вот ответ на этот вопрос. Он взят из нашей монографии [2]. «Нам трудно согласиться с таким методом экспериментаторов. Взять, например, энергию возбуждения 23,01eV (таблица 8, вторая колонка), соответствующую четвертому стационарному энергетическому уровню. В справочнике [3] её вообще нет, а в справочнике [4] она приводится без указания яркости линии, то есть как очень слабая или ненаблюдаемая».
12.84. Какое решение было принято в связи с этим? Было решено исключить сомнительную величину энергии 23,01eV из рассмотрения при поиске закономерности формирования энергий возбуждения, соответствующих стационарным энергетическим уровням (табл. 8). В табл. 9 этой энергии нет.
12.85. Был ли это единственный случай? Нет, конечно. В аналогичном положении находилась и энергия возбуждения, равная 20,96eV (табл. 8, n=2). Поэтому и она была исключена из рассмотрения.
12.86. Что же получилось в результате такой чистки произвола спектроскопистов экспериментаторов? Результат – в таблице 9.
Таблица 10. Энергии связи первого электрона атома гелия с его ядром
| Номер энергетического уровня, n | Энергии
возбуждения,
 eV
| Энергии связи, eV |
