ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
26
E = h
ν
, (3)
где h - коэффициент пропорциональности, названный постоянной
Планка .
В 1905 г. Альберт Эйнштейн
23
показал, что любое излучение состоит из
дискретных квантов, названных фотонами . Эти представления позволили
объяснить природу фотоэлектрического эффекта (см . Глава 1, п. 1.3). В
результате возникло представление о двойственной природе (корпускулярно-
волновом дуализме ) света. Свет обладает волновыми свойствами, о чем
свидетельствуют, например, его интерференция и дифракция, и одновременно
может проявлять свойства потока частиц (корпускул), как в случае
фотоэлектрического эффекта.
Опираясь на основные положения квантовой теории, Н. Бор смог
объяснить, почему атомы поглощают или испускают энергию с
фиксированными длинами волн . Ответ на этот вопрос стал одним из
важнейших достижений датского ученого . В своих постулатах Бор утверждал,
что (вопреки законам механики и электродинамики ) электрон в атоме не имеет
произвольных значений энергии в диапазоне непрерывного изменения, а
может обладать только определенными фиксированными значениями энергии.
Эти дискретные значения энергии соответствуют нахождению электрона на
стационарных квантовых уровнях.
При этом электроны вращаются вокруг ядра по устойчивым круговым
орбитам и не излучают энергии. Согласно Бору, устойчивость таких орбит
обусловлена равенством центробежной и центростремительной силы,
создаваемой электростатическим притяжением отрицательно заряженного
электрона к положительно заряженному ядру. Радиусы стационарных
квантовых орбит , равно как и скорости движения электронов по этим орбитам ,
также могут иметь только строго определенные фиксированные значения,
чтобы импульс (момент количества движения) mv электрона был равен:
mv = p = nh/2π (4)
Значения энергии, радиуса орбит и скорости движения электронов в
стационарных квантовых состояниях находятся в зависимости от величины n,
номера данного квантового уровня. Поглощение или испускание
фиксированного количества энергии (кванта) возможно лишь при переходе
электрона из одного стационарного квантового состояния в другое. Энергия
фотона, поглощаемого или испускаемого при электронном переходе , равна
разности энергий тех уровней E
2
и E
1
, между которыми происходит переход:
∆
E = E
2
−
E
1
= h
ν
(5)
Как показывает формула (5), каждый переход характеризуется вполне
определенной частотой, которой соответствует конкретная линия в спектре .
Справедливость высказанных постулатов Н. Бор проверил расчетами энергий
квантовых уровней и частот спектральных линий атома водорода, которые
26
E = hν, (3)
где h - ко эффицие нт про по рцио нально ст и, назв анный по ст о янно й
Планка.
В 1905 г. Альберт Э йнш т е йн 23 по казал, чт о лю бо е излуче ние со ст о ит из
дискре т ных квант о в , назв анных ф от он ами. Э т и пре дст ав ле ния по зв о лили
о бъяснит ь приро ду фо т о эле ктриче ско го эффе кта (см. Глав а 1, п. 1.3). В
ре зульт ат е в о зникло пре дст ав ле ние о д войс т ве н н ой природ е (корпус куля рн о-
волн овом д уализме ) св е т а. С в е т о бладае т в о лно в ыми св о йст в ами, о че м
св иде т е льст в ую т , наприме р, е го инт е рфе ре нция и дифракция, и о дно в ре ме нно
мо ж е т про яв лят ь св о йст в а по т о ка част иц (ко рпускул), как в случае
фо т о э ле ктриче ско го э ффе кта.
О пираясь на о сно в ные по ло ж е ния квант о в о й т е о рии, Н. Б о р смо г
о бъяснит ь, по че му ат о мы по гло щ аю т или испускаю т эне ргию с
фиксиро в анными длинами в о лн. О т в е т на эт о т в о про с ст ал о дним из
в аж не йш их до ст иж е ний дат ско го уче но го . В св о их по ст улат ах Б о р ут в е рж дал,
чт о (в о пре ки зако нам ме ханики и эле ктро динамики) эле ктро н в ат о ме не име е т
про изв о льных значе ний эне ргии в диапазо не не пре рыв но го изме не ния, а
мо ж е т о бладат ь т о лько о пре де ле нными фиксиро в анными значе ниями эне ргии.
Э т и д ис кре т н ы е значе ния эне ргии со о т в е т ст в ую т нахо ж де нию эле ктро на на
с т ац ион арн ы хкван т овы хуро в нях.
При эт о м эле ктро ны в ращ аю т ся в о круг ядра по уст о йчив ым круго в ым
о рбит ам и не излучаю т эне ргии. С о гласно Б о ру, уст о йчив о ст ь т аких о рбит
о бусло в ле на рав е нст в о м це нт ро беж но й и це нт ро ст ре мит е льно й силы,
со здав ае мо й эле ктро ст ат иче ским прит яж е ние м о т рицат е льно заряж е нно го
эле ктро на к по ло ж ит е льно заряж е нно му ядру. Радиусы с т ац ион арн ы х
кван т овы хо рбит , рав но каки ско ро ст и дв иж е нияэле ктро но в по эт им о рбит ам,
т акж е мо гут име т ь т о лько ст ро го о пре де ле нные фиксиро в анные значе ния,
чт о бы импульс (мо ме нт ко личе ст в а дв иж е ния) mv эле ктро на был рав е н:
mv = p = nh/2π (4)
Значе ния эне ргии, радиуса о рбит и ско ро ст и дв иж е ния эле ктро но в в
ст ацио нарных кв ант о в ых со ст о яниях нахо дят ся в зав исимо ст и о т в е личины n,
но ме ра данно го квант о в о го уро в ня. По гло щ е ние или испускание
фиксиро в анно го ко личе ст в а эне ргии (кв ант а) в о змо ж но лиш ь при пе ре хо де
эле ктро на из о дно го ст ацио нарно го квант о в о го со ст о яния в друго е . Э не ргия
фо т о на, по гло щ ае мо го или испускае мо го при эле ктро нно м пе ре хо де , рав на
разно ст и эне ргий т е х уро в не й E2 и E1, ме ж ду ко т о рыми про исхо дит пе ре хо д:
∆E = E2 − E1 = hν (5)
К ак по казыв ае т фо рмула (5), каж дый пе ре хо д характе ризуе т ся в по лне
о пре де ле нно й част о т о й, ко т о ро й со о т в е т ст в уе т ко нкре т ная линия в спе ктре .
С прав е длив о ст ь в ысказанных по ст улат о в Н. Б о р про в е рил расче т ами эне ргий
квант о в ых уро в не й и част о т спе ктральных линий ат о ма в о до ро да, ко т о рые
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- …
- следующая ›
- последняя »
