Атомни системи. Основни положения в класическата атомна теория
Изтегляне 3.41 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- Niels Henrik David Bohr
| защо атомите са стабилни;
2. защо спектрите на емисия са прекъснати (ивични); Отговори на тези въпроси дава последвалото развитие на теорията, а именно възникването на квантовата теория. Възникване на квантовата теория. Теория на Планк. Модел на атома според Нилс Бор. Постулати на Бор и основни резултати от теорията на Бор - спектър на водородния атом. Развитие на теорията на Бор и недостатъци в теорията. 3.1.Възникване на квантовата теория. Химията и физиката постигат едно изключително бурно развитие през 19-ти век. В краят на този век се създава лъжливото впечатление, че физиката вече е напълно създадена. Когато немския физик Макс Планк пожелава на 16-годишна възраст да стане учен и постъпва в Мюнхенския университет, неговият ентусиазъм е бил охладен от физика Филип фон Жоли, професор в този университет. Според него почти в всички задачи на физиката са вече решени. Главните теории са вече открити, и най-важните открития направени, като остават само някои дребни детайли да бъдат попълнени тук и там от идващите поколения. Разбира се това е било огромно заблуждение, дължащо се на първо място на мощта на Нютоновата механика и на електродинамиката на Максуел. Точно на Макс Планк се е паднала честта да опровергае това заблуждение. През 1859 немският физик Густаф Киркхоф започва да изучава излъчването на абсолютно черно тяло. Абсолютно черно тяло е това, което поглъща цялата енергия под формата на лъчи попаднала върху него. Казва се черно, защото то по дефиниция не отразява светлина. Но то би излъчвали погълнатата енергия. Киркхоф дава следния израз за това излъчване: E = J(T,v), т.е., излъчването ще се определя от температурата и от честотата на погълнатата енергия. Редица физици се опитват да дадат точната форма на тази закономерност. Така немският физика Йозеф Стаефан, въз основа на емпирични данни, предлага, че енергията трябва да зависи от четвърта степен на температурата. Австрийският физик Болцман доказва тази зависимост теоретично, на основа на електромагнитната теория на Максуел. Така се получава законът на Стафан-Болцман: E=sT4 Където s е константа, a T – температурата. По-късно английските учени Релей и Джинс дават следната форма на зависимостта на енергията Е от дължината на вълната (или честотата ) и от температурата Т. E=(22/c2)kT или E=(2c/4)kT Тук c е скоростта на светлината к е константата на Болцман. Тази зависимост, обаче, даваше добри резултати само за малки стойности на дължината на вълната, и пропадаше при излъчване в инфрачервената област. Един друг закон, който е предложен е законът на Вин: Е= (1/5)(a/e-bT) Този закон, обаче пропада в късовълновия интервал на спектъра. 3.2. Теория на Планк. Германският физик Макс Планк през 1900г. обединява двата закона и получава следната зависимост: Е = (2hc2/5)(1/ehc/kT-1) Характерното за тази формула (с което и тя става прочута) е, че Планк прави допускането, че енергията се излъчва на дискретно (прекъснато), т.е., на малки порции (наречени кванти), които задоволяват следната зависимост: ε където h е така наречената по-късно константа на Планк. Както за Планк, така и за неговите съвременници-физици тази прекъснатост на излъчване на енергията е била необяснима, въпреки, че още през 1877г. Лудвиг Болцман е предположил, че енергията би трябвало да се излъчва на порции, т.е. дискретно. Планк, а повечето от неговите колеги са считали, че това е само един математически трик, който служи само да се нагоди уравнението към опитните резултати, но те не са виждали никакъв физически смисъл в него. Планк е вярвал, че ще успее да изведе формулата за излъчване на черно тяло, по-нататък, без това допускане. 3.3.Модел на атома според Нилс Бор. Постулати на Бор П рез 1913г. датският физик Нилс Бор (Niels Henrik David Bohr, 7 Октомври 1885 – 18 Ноември 1962) публикува една статия върху строежа на водородния атом. Този модел се основава на 3 принципа: Електроните могат да се движат само на определени орбити: на е дискретно (цяло-числено) множество от разстояния. Електроните не губят непрекъснато енергия като се движат. Те могат да получат (поглъщат) или да загубят (излъчат) енергия като прескачат от една към друга позволени орбити, като поглъщат електромагнитна енергия, като прескачат от по-ниска (по-близка до ядрото) орбита на по-висока и обратно излъчва електромагнитна енергия, като се връщат от по-висока към по-ниска орбита, като честотата на погълнатата или излъчената енергия ν определена от разликата в енергиите на орбитите според съотношението на Планк: където h е константата на Планк. Ч естотата на излъчената радиация при една орбита, имаща период T както е в класическата механика равно на: От тук ъгловият момент L е: където ħ = h/2π, а n е цяло число, което се нарича главно квантово число, което приема стойностите 1, 2, 3, 4,......∞. 3.4.Основни резултати от теорията на Бор - спектър на водородния атом За да бъдат изчислени енергиите са използвани следните две теории: класическата механика и новопоявилата се квантова теория на Планк Изтегляне 3.41 Mb. Сподели с приятели:
|