Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Теория Бора. Опыты Франка и Герца. Затруднение теории Бора. ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Резерфорд, исследуя прохождение α -частиц в веществе, показал, что основная их часть испытывает незначительные отклонения, но некоторые частицы резко отклоняются от первоначального направления, так как е- не могут изменить направление столь тяжелых и быстрых частиц, он сделал вывод, что отклонение обусловлено взаимодействием с положительным зарядом большой массы. Резерфорд предложил ядерную модель атома, согласно ей вокруг положительного ядра, размеры которого 10-15 м и масса практически равная массе атома, по замкнутым орбитам движутся е-. Так как атомы нейтральны, то заряд ядра равен суммарному заряду е-. Тем не менее эта модель оказалась электродинамически неустойчивой. Бор предположил, что законы электродинамики неприменимы к атомным процессам и доказал, что атомы подчинены теории квантов. Постулаты: 1) В атоме существуют стационарные состояния, в которых он не излучает энергии. Им соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся е-, в этом случае их движение не сопровождается излучением. 2) При переходе с одной стационарной орбиты на другую излучается(поглощается) один фотон с энергией, равный разности энергий соответствующих стационарных состояний. Вакуумная трубка, заполненная парами ртути содержала катод (К), две сетки (С1 и С2) и анод (А). Электроны, эмитируемые катодом, ускорялись разностью потенциалов, приложенной между катодом и сеткой С1. Между сеткой С2 и анодом приложен небольшой задерживающий потенциал. Электроны, ускоренные в области 1, попадают в область 2 между сетками, где испытывают соударения с атомами паров ртути. При неупругих соударениях электронов с атомами ртути последние могут возбуждаться. Согласно боровской теории, каждый из атомов ртути может получить лишь вполне определенную энергию. При раз-ти потенциалов = 4, 86 эВ энергия электрона становится достаточной, чтобы вызвать неупругий удар, при котором электрон отдает атому ртути всю кинетическую энергию. Таким образом, опыты Франка и Герца показали, что электроны при столкновении с атомами ртути передают атомам только определенные порции энергии. Однако эта теория обладает внутренними противоречиями (с одной стороны, применяет законы классической физики, а с другой — основывается на квантовых постулатах). Эта теория не смогла объяснить интенсивности спектральных линий и ответить на вопрос: почему совершаются те или иные переходы. 10) Применение уравнения Шредингера к атому водорода. Сериальная формула. Состояние е- в атоме водорода описывается волновой функцией, удовлетворяющей стационарному уравнению: Его решение приводит к появлению дискретных энергетических уравнений: Спектр излучения атомарного водорода состоит из отдельных спектральных линий, эти линии могут быть представлены в виде серий или в обобщенной сериальной формуле: В ультрафиолетовой области спектра находится серия Лаймана: В инфракрасной области спектра:
Все серии могут быть описаны одной формулой Бальмера: , где m- постоянное значение, n=m+1 (отдельные линии серии). 11) Квантовые числа (главное, магнитное, побочное). Спин е-. Спиновое квантовое число. Принцип запрета Паули. Как следует из решения уравнения Шредингера для атома водорода, квантовое состояние электрона в этом атоме полностью определяется заданием четырех квантовых чисел. Главное квантовое число n, определяет энергетические уровни электрона в атоме и может принимать любые целочисленные значения начиная с единицы: n=1, 2, 3… Энергия зависит от главного квантового числа. l - орбитальное квантовое число, которое при заданном n принимает значения l=0, 1…(n-1) т. е. всего n значений, и определяет момент импульса электрона в атоме. ml - магнитное квантовое число, которое при заданном l может принимать значения m=0, ±1, ±2…т. е. всего 2l+1 значений. Таким образом, магнитное квантовое число определяет проекцию момента импульса электрона на заданное направление. Квантовые числа n и l характеризуют размер и форму электронного облака, а квантовое число ml характеризует ориентацию электронного облака в пространстве. Электрон обладает собственным неуничтожимым механическим моментом импульса, не связанным с движением е- в пространстве – спином. Спин электрона - квантовая величина; это внутреннее неотъемлемое свойство электрона, подобное его заряду и массе. Спиновое квантовое число s может принимать лишь два возможных значения +1/2 и -1/2. Они соответствуют двум возможным и противоположным друг другу направлениям собственного магнитного момента электрона. Принцип запрета Паули: распределение электронов в атоме подчиняется принципу: в одном и том же атоме не может быть более одного электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел n, l, ml и ms. |
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 274; Нарушение авторского права страницы