Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики (Оптика и атомная физика). Часть 2. Либерман З.А - 34 стр.

                                     34

                                   РАБОТА № 11
         ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИСПУСКАНИЯ АТОМА ВОДОРОДА И
      ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ВНУТРИАТОМНЫХ КОНСТАНТ
     Приборы и принадлежности: монохроматор УМ-2, водородная
   газоразрядная трубка, пусковое устройство СУ-1.
                                  Краткая теория
         В 1911 г. Резерфордом была предложена ядерная (планетарная)
   модель строения атома. По этой модели весь положительный заряд и почти
   вся масса (>99,94%) атома сосредоточены в ядре, размеры которого имеют
   порядок I0-13 cм. Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются электроны,
   образуя электронную оболочку атома. Число электронов в атоме должно
   равняться числу положительных зарядов атома. Если в атоме есть Z
   электронов (порядковый номер элемента в периодической системе
   Менделеева), то атомное ядро должно иметь заряд +Z|l|, где l - заряд
   электрона. Однако модель атома Резерфорда имела свои недостатки и
   совершенно не согласовывалась с законами классической электродинамики.
         Согласно этим законам, всякий электрический заряд, вращаясь по
   орбите, т.е. двигаясь с ускорением, должен непрерывно излучать
   электромагнитные волны. Излучение, вызванное вращением электронов
   вокруг ядра, должно непрерывно отбирать энергию от атома, в силу чего
   электроны будут приближаться к ядру. С приближением к ядру период их
   обращения, а значит и частота излучения, должны непрерывно изменяться.
   Таким образом, по этим законам спектр излучения атома должен быть
   сплошным, а на самом деле излучение атомов имеет линейчатый спектр. К
   тому же, вследствие непрерывной потери энергии, электроны должны
   упасть на ядро, и поэтому атом как планетарная система не может долго
   существовать. В действительности атом является очень устойчивой
   системой. Эти недостатки ядерной модели Резерфорда отметил Бор,
   который в 1913 г., основываясь на гипотезе Планка о квантовом характере
   излучения и поглощении света, сформулировал законы движения
   электронов в атоме в виде постулатов:
1. Электроны в атоме могут находиться только в некоторых определенных
   устойчивых состояниях, т.е. могут двигаться не по любым орбитам, а
   только по орбитам вполне определенного радиуса, которые называются
   стационарными.
2. Из всех возможных состояний в атоме осуществляются только те, для
   которых момент импульса движения равен целому кратному от h/2π
                                                       h
   (условие квантования радиуса орбит), т.е.   mvr =n    ,             (1)
                                                      2π
  где m - масса электрона, v - его скорость, r - радиус орбиты, n - главное
   квантовое число (n =1,2,3,...), оно определяет номер орбиты, на которой
   находится электрон, h - постоянная Планка.
   3. Переход электрона с одной стационарной орбиты на другую
   сопровождается излучением (или поглощением) кванта энергии. Величина
   кванта энергии hν равна разности энергий электрона в исходном состоянии