Физика. Строение и физические свойства вещества. Барсуков В.И - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Определим размеры ядра. При приближении к ядру, энергия α-частицы будет исчерпана работой против сил взаи-
модействия ядра и α-частицы, т.е.
ϕ
==∆
α
qAW , где ϕ – потенциал в точке прохождения α-частицы, созданный зарядом
ядра.
r
Ze
r
q
я
00
44 πε
=
πε
=ϕ
, учитывая, что eq 2=
α
, а
2
2
υ
=∆
α
m
W
, получим
r
Ze
m
0
2
2
4
2
2 πε
=
υ
α
, откуда
2
0
2
4
4
υπε
=
α
m
Ze
r
. Для
фольги из золота, используемой в опыте
,кг1068,64,Кл106,1,79
2719 −
α
−
⋅==⋅==
HAu
mmeZ
,м/с102
7
⋅=υ
α
получаем, что
см103м103
1214 −−
⋅=⋅=r
.
Однако, имея модель атома по Резерфорду, всё же возникают вопросы: почему эта модель устойчива? Какие процес-
сы в атоме вызывают явление излучения различных спектров? На эти и ряд других вопросов, возникших по поводу воз-
зрений Резерфорда, дали ответ те положения, которые выдвинул датский учёный Нильс Бор (1915 г.).
1.2. ПОСТУЛАТЫ БОРА
• Невозможность классической теории атома (по Резерфорду).
Поскольку электрон вращается вокруг ядра с ускорением, то это вращение соответствует переменному току, что в
свою очередь создаёт переменное магнитное поле – источник электромагнитных волн. Атом является источником излу-
чения энергии, следовательно, электрон при вращении теряет свою кинетическую энергию, скорость его уменьшается и
через промежуток времени, порядка
8
10
−
с, он упадёт на ядро. Атом будет неустойчив.
Бор, констатировав конфликт с классической теорией, констатировал и тот факт, что макроскопическая механика и
электродинамика неприемлемы к атомным процессам, для них нужны принципиально новые теории, созданные на основе
наблюдений микроскопических явлений.
Этот разрыв между классической механикой, электродинамикой и атомной теорией он выразил в своих постулатах.
Главная их идея – переход от явлений и величин непрерывных к дискретным на основе теории Планка.
• Первый постулат Бора.
Атомы могут длительное время находиться только в определённых, так называемых стационарных состояниях.
Энергия стационарного состояния
n
EEEE ...,,,
321
образует дискретный ряд.
С точки зрения классической механики и электродинамики на электрон в атоме действует со стороны ядра центро-
стремительная сила, являющаяся по своей природе кулоновской, т.е.
элцс
ff
=
или
2
0
2
2
4
n
n
ne
r
Ze
r
m
πε
=
υ
, (1.1)
здесь радиусы орбит не ограничены, энергия электрона на орбите может быть любой.
Последнее предположение неприемлемо с точки зрения квантовой теории. Энергия не может изменяться непрерыв-
но, она нарастает или убывает целыми квантами –
ν
=
ε
h
.
Тогда Бор высказал утверждение:
радиусы орбит электронов для стационарных состояний атома должны удовле-
творять условию
π
=υ
2
h
nmr
nen
, (1.2)
т.е. момент количества движения электрона на n-й орбите кратен постоянной Планка.
Таким образом, движение электрона удовлетворяет двум условиям (1.1) и (1.2). Второе условие ограничивает пер-
вое. Решая эти уравнения, получим возможные значения скоростей
hn
Ze
n
0
2
2ε
=υ
(1.3)
и радиусов орбит
e
n
mZe
nh
r
2
22
0
π
ε
=
. (1.4)
Энергия электрона на n-й орбите будет складываться из кинетической энергии движения и потенциальной энергии
взаимодействия электрона с ядром,
,
42
0
2
2
поткин
πε
−
+
υ
=+=
n
ne
r
Ze
m
EEE
что с учётом выражений для скорости и радиуса,
даст в системе СИ

Страницы