Строение атома. Опыты Резерфорда. Квантовые постулаты Бора.

Первая модель атома была предложена английским физиком Дж.Дж.Томсоном, открывшим электрон. По мысли Томсона: Положительный заряд атома занимает весь объем атома и распределён в этом объёме с постоянной плотностью. Простейший атом – атом водорода – представляет собой положительно заряженный шар (r10-8 см), внутри которого находится электрон (или несколько электронов – у более сложных атомов). Атом – кекс, в котором изюм – это электроны. e- Модель атома Томсона не могла объяснить устойчивость атома. Опыты Резерфорда – бомбардировка -частицами атомы тяжелых элементов. Резерфорд, исследуя рассеяние -частиц веществом установил существование атомного ядра. Положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в атомном ядре (размером  10-12 – 10-13 см). Заряд атомного ядра = порядковому номеру элемента в периодической системе элементов Д.И.Менделеева, умноженного на модуль заряда электрона. p+ Ядро атома водорода – протон. На основе своих опытов Резерфорд предложил ПЛАНЕТАР-НУЮ МОДЕЛЬ АТОМА p+ e e e p+ e e e Электроны обращаются вокруг ядра (как планеты обращаются вокруг Солнца). Согласно законам классической физики такой атом НЕ МОЖЕТ БЫТЬ УСТОЙЧИВЫМ. Электроны должны излучать, теряя энергию, и падать на ядро. В действительности – АТОМЫ УСТОЙЧИВЫ. Выход из этих противоречий был найден Нильсом Бором датским физиком в 1913 г. Последовательной теории атома Бор не разработал.Бор в виде постулатов сформулировал основные положения новой теории. Постулаты Бора привели к созданию теории движения микрочастиц КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ Существуют особые, стационарные состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию, при этом электроны в атоме движутся с ускорением. Каждому стационарному состоянию соответствует определенная энергия En. 1 постулат Бора Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией En. Энергия излучённого фотона равна разности энергий стационарных состояний: 2 постулат Бора Это позволило вычислить частоты излучаемых и поглощаемых атомом электромагнитных волн. Бор определил радиус атома водорода и энергии стационарных состояний атома. На основе 1 и 2 постулатов + правила квантования Теория Бора приводит к количественному согласию с экспериментом для значений этих частот. Все частоты излучений атома водорода составляют в своей совокупности ряд серий, каждая из которых образуется при переходах атома в одно из энергетических состояний со всех верхних энергетических состояний. n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 Переходы в первое возбуждённое состояние (на 2ой энергетический уровень) с верхних образуют серию Бальмера. n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 Переходы на 4ый энергетический уровень с верхних образуют серию Брэкета. Переходы на 3ый энергетический уровень с верхних образуют серию Пешена. Переходы на 1ый энергетический уровень с верхних образуют серию Лаймена. + e Излучение света происходит при переходе атома с высших энергетических уровней Ek на один из низших энергетических уровней En. Т.е. при переходе электрона с внешней орбиты на внутреннюю орбиту n. Атом в этом случае излучает квант hkn энергии. Поглощение света – процесс, обратный излучению. Атом, поглощая квант электромагнитной энергии, переходит из низких энергетических состояний в высшие. + e С одной стороны, при разработке теории атома водорода использовались законы механики Ньютона и закон Кулона. Теория Бора является половинчатой, внутренне противоречивой. Наибольший успех теория Бора имела в применении к атому водорода, для других атомов не подходит. Эта переработка была осуществлена в начале XX в. Введение в физику квантовых представлений требовало радикальной переработки как механики, так и электродинамики. С другой стороны, вводились квантовые постулаты. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА Были созданы новые физические ТЕОРИИ: