ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И АТОМНОЙ ФИЗИКИ

Теоретическая часть

Теория атома водорода по Бору

Резерфорд на основании опытов в 1911 г. предложил ядерную (планетарную) модель атома.

Рис. 48

Подобно Солнечной системе, где гравитационная сила обеспечивает движение планеты вокруг Солнца, в атоме электрон вращается вокруг ядра, удерживаясь на круговой орбите центростремительной силой кулоновского взаимодействия с ядром (рис. 48). В ядре, линейный размер которого , сосредоточен положительный заряд. На расстоянии от ядра располагаются электронные орбиты.

Планетарная модель атома. Постулаты Бора

Для движения электрона массой по окружности радиусом с нормальным ускорением второй закон Ньютона запишем в виде:

, (1)

где – коэффициент пропорциональности в законе Кулона; – заряд ядра элемента с порядковым номером (в системе Менделеева), для водорода ; – заряд электрона.

Бор в 1913 г. создал первую квантовую теорию атома водорода, основанную на двух постулатах. Первый постулат Бора: атом, находящийся в стационарных состояниях, не излучает энергию; при этом электрон движется вокруг ядра по стационарной орбите с постоянным радиусом , на которой момент импульса электрона квантован по условию:

. (2)

Здесь – масса электрона, – его скорость на -й орбите, – главное квантовое число; – постоянная Планка.

Второй постулат Бора: при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую орбиту атом излучает (или поглощает) фотон с энергией , равной разности энергий электрона на орбитах с номерами (это квантовые числа стационарных состояний):

(3)

Здесь – энергия атома до излучения (поглощения) фотона; – после излучения (поглощения). При излучается энерия при переходе электрона с более удаленной от ядра орбиты на близлежащую орбиту. Поглощение фотона сопровождается переходом электрона на орбиту, более удаленную от ядра.