Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 7 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

7
 1905 ã. À. Ýéíøòåéí îáîáùèë èäåþ Ïëàíêà, èñïîëüçîâàâ (ïðèìå-
íèâ) åå äëÿ îáúÿñíåíèÿ ÿâëåíèÿ ôîòîýôôåêòà. Îí ïðåäïîëîæèë, ÷òî ýëåêò-
ðîìàãíèòíàÿ ýíåðãèÿ íå òîëüêî èçëó÷àåòñÿ è ïîãëîùàåòñÿ ïîðöèÿìè, êâàí-
òàìè, íî è ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ âíå àòîìîâ ëîêàëüíûìè îáðàçîâàíèÿìè, êâàí-
òàìè. Â 1927 ãîäó àìåðèêàíñêèé ôèçèê Ëüþèñ äàë èìÿ êâàíòó ýëåêòðîìàã-
íèòíîé ýíåðãèè, íàçâàâ åãî ôîòîíîì.
1.2. Ìîäåëè ñòðîåíèÿ àòîìà è êâàíòîâàÿ òåîðèÿ Í.Áîðà
Ïîñëå îòêðûòèÿ ïåðâîé ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû-ýëåêòðîíà â 1897 ã.,
áûëè ïðåäëîæåíû ìîäåëè ñòðîåíèÿ àòîìîâ. Â 1901 ã. Òîìñîí ïðåäëîæèë
òàêóþ ìîäåëü: àòîì ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîå îáëàêî,
âíóòðè êîòîðîãî âêðàïëåíû ýëåêòðîíû. Òàê êàê àòîì â íîðìàëüíîì ñîñòîÿ-
íèè íåéòðàëåí, òî ñóììàðíûé çàðÿä ýëåêòðîíîâ äîëæåí ðàâíÿòüñÿ çàðÿäó
ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî îáëàêà. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî òàêàÿ ìîäåëü ìîãëà
îáúÿñíèòü íåêîòîðûå ÿâëåíèÿ, îíà áûëà ôèçè÷åñêè íåñîñòîÿòåëüíîé.  êëàñ-
ñè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêå Ìàêñâåëëà äîêàçûâàåòñÿ (òåîðåìà Èðíøîó), ÷òî
ñòàòè÷åñêàÿ ñèñòåìà çàðÿäîâ íå ìîæåò íàõîäèòüñÿ â óñòîé÷èâîì ðàâíîâå-
ñèè. À àòîìû ñóùåñòâóþò ìèëëèàðäû ëåò. Â ñëåäóþùåì ãîäó äðóãîé ôèçèê
ëîðä Êåëüâèí óñîâåðøåíñòâîâàë ýòó ìîäåëü: â ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîì
îáëàêå ýëåêòðîíû ðàñïîëàãàþòñÿ ïî îáîëî÷êàì è íàõîäÿòñÿ â äâèæåíèè.
Îäíàêî, è ýòà ìîäåëü îêàçàëàñü ôèçè÷åñêè íåñîñòîÿòåëüíîé: óñêîðåííî äâè-
æóùåéñÿ çàðÿä, óòâåðæäàåò êëàññè÷åñêàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà, äîëæåí èçëó-
÷àòü ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ïîòåðÿâ ýíåðãèþ, îñòà-
íîâèòñÿ.
Íåñêîëüêî ëåò àíãëèéñêèé ôèçèê Ý. Ðåçåðôîðä èçó÷àë ðàññåÿíèå ðà-
äèîàêòèâíûõ èçëó÷åíèé ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç òîíêóþ ìåòàëëè÷åñêóþ
ôîëüãó. Íàðÿäó ñ ÷àñòèöàìè, ðàññåÿííûìè â íàïðàâëåíèè ïåðâîíà÷àëü-
íîãî äâèæåíèÿ, áûëè îáíàðóæåíû ÷àñòèöû, ðàññåÿííûå â ïðîòèâîïîëîæ-
íîì íàïðàâëåíèè. Â 1911 ã. Ðåçåðôîðä ïðåäëîæèë íîâóþ ìîäåëü âíóòðåí-
íåãî ñòðîåíèÿ àòîìà, ïîçâîëèâøàÿ åìó îáúÿñíèòü ïàðàäîêñàëüíûå ðåçóëü-
òàòû åãî îïûòîâ. Ñâîþ ìîäåëü îí íàçâàë ïëàíåòàðíîé , òàê êàê îíà
íàïîìèíàëà åìó ñîëíå÷íóþ ñèñòåìó ïëàíåò: â öåíòðå àòîìà íàõîäèòñÿ
ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîå ÿäðî, â êîòîðîì ïðàêòè÷åñêè ñîñðåäîòî÷åíà âñÿ
ìàññà àòîìà, âîêðóã ÿäðà âðàùàþòñÿ (êàê ïëàíåòû âîêðóã Ñîëíöà) ýëåêò-
ðîíû (ñåãîäíÿ ìû íàçâàëè áû ýòó ìîäåëü ÿäåðíîé, à íå ïëàíåòàðíîé, òàê
êàê ìîäåëü Ðåçåðôîðäà òîëüêî âíåøíå ïîõîæà íà ñîëíå÷íóþ ñèñòåìó). È
ýòà ìîäåëü, ïî òîé æå ïðè÷èíå, ÷òî è ìîäåëü Êåëüâèíà, ôèçè÷åñêè íåñîñòî-
ÿòåëüíà.
      Â 1905 ã. À. Ýéíøòåéí îáîáùèë èäåþ Ïëàíêà, èñïîëüçîâàâ (ïðèìå-
íèâ) åå äëÿ îáúÿñíåíèÿ ÿâëåíèÿ ôîòîýôôåêòà. Îí ïðåäïîëîæèë, ÷òî ýëåêò-
ðîìàãíèòíàÿ ýíåðãèÿ íå òîëüêî èçëó÷àåòñÿ è ïîãëîùàåòñÿ ïîðöèÿìè, êâàí-
òàìè, íî è ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ âíå àòîìîâ ëîêàëüíûìè îáðàçîâàíèÿìè, êâàí-
òàìè. Â 1927 ãîäó àìåðèêàíñêèé ôèçèê Ëüþèñ äàë èìÿ êâàíòó ýëåêòðîìàã-
íèòíîé ýíåðãèè, íàçâàâ åãî ôîòîíîì.

   1.2. Ìîäåëè ñòðîåíèÿ àòîìà è êâàíòîâàÿ òåîðèÿ Í.Áîðà

      Ïîñëå îòêðûòèÿ ïåðâîé ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû-ýëåêòðîíà â 1897 ã.,
áûëè ïðåäëîæåíû ìîäåëè ñòðîåíèÿ àòîìîâ. Â 1901 ã. Òîìñîí ïðåäëîæèë
òàêóþ ìîäåëü: àòîì ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîå îáëàêî,
âíóòðè êîòîðîãî âêðàïëåíû ýëåêòðîíû. Òàê êàê àòîì â íîðìàëüíîì ñîñòîÿ-
íèè íåéòðàëåí, òî ñóììàðíûé çàðÿä ýëåêòðîíîâ äîëæåí ðàâíÿòüñÿ çàðÿäó
ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî îáëàêà. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî òàêàÿ ìîäåëü ìîãëà
îáúÿñíèòü íåêîòîðûå ÿâëåíèÿ, îíà áûëà ôèçè÷åñêè íåñîñòîÿòåëüíîé.  êëàñ-
ñè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêå Ìàêñâåëëà äîêàçûâàåòñÿ (òåîðåìà Èðíøîó), ÷òî
ñòàòè÷åñêàÿ ñèñòåìà çàðÿäîâ íå ìîæåò íàõîäèòüñÿ â óñòîé÷èâîì ðàâíîâå-
ñèè. À àòîìû ñóùåñòâóþò ìèëëèàðäû ëåò. Â ñëåäóþùåì ãîäó äðóãîé ôèçèê
ëîðä Êåëüâèí “óñîâåðøåíñòâîâàë” ýòó ìîäåëü: â ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîì
îáëàêå ýëåêòðîíû ðàñïîëàãàþòñÿ ïî îáîëî÷êàì è íàõîäÿòñÿ â äâèæåíèè.
Îäíàêî, è ýòà ìîäåëü îêàçàëàñü ôèçè÷åñêè íåñîñòîÿòåëüíîé: óñêîðåííî äâè-
æóùåéñÿ çàðÿä, óòâåðæäàåò êëàññè÷åñêàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà, äîëæåí èçëó-
÷àòü ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ïîòåðÿâ ýíåðãèþ, îñòà-
íîâèòñÿ.
      Íåñêîëüêî ëåò àíãëèéñêèé ôèçèê Ý. Ðåçåðôîðä èçó÷àë ðàññåÿíèå ðà-
äèîàêòèâíûõ èçëó÷åíèé ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç òîíêóþ ìåòàëëè÷åñêóþ
ôîëüãó. Íàðÿäó ñ ÷àñòèöàìè, ðàññåÿííûìè â íàïðàâëåíèè ïåðâîíà÷àëü-
íîãî äâèæåíèÿ, áûëè îáíàðóæåíû ÷àñòèöû, ðàññåÿííûå â ïðîòèâîïîëîæ-
íîì íàïðàâëåíèè. Â 1911 ã. Ðåçåðôîðä ïðåäëîæèë íîâóþ ìîäåëü âíóòðåí-
íåãî ñòðîåíèÿ àòîìà, ïîçâîëèâøàÿ åìó îáúÿñíèòü ïàðàäîêñàëüíûå ðåçóëü-
òàòû åãî îïûòîâ. Ñâîþ ìîäåëü îí íàçâàë “ïëàíåòàðíîé “, òàê êàê îíà
íàïîìèíàëà åìó ñîëíå÷íóþ ñèñòåìó ïëàíåò: â öåíòðå àòîìà íàõîäèòñÿ
ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîå ÿäðî, â êîòîðîì ïðàêòè÷åñêè ñîñðåäîòî÷åíà âñÿ
ìàññà àòîìà, âîêðóã ÿäðà âðàùàþòñÿ (êàê ïëàíåòû âîêðóã Ñîëíöà) ýëåêò-
ðîíû (ñåãîäíÿ ìû íàçâàëè áû ýòó ìîäåëü ÿäåðíîé, à íå ïëàíåòàðíîé, òàê
êàê ìîäåëü Ðåçåðôîðäà òîëüêî âíåøíå ïîõîæà íà ñîëíå÷íóþ ñèñòåìó). È
ýòà ìîäåëü, ïî òîé æå ïðè÷èíå, ÷òî è ìîäåëü Êåëüâèíà, ôèçè÷åñêè íåñîñòî-
ÿòåëüíà.

                                   7