В 1911 году новозеландский физик Эрнест Резерфорд вместе со своими сотрудниками провел эксперимент, в котором он засыпал очень тонкое золотое лезвие альфа-частицы из полония (радиоактивный химический элемент), анализ этого эксперимента позволил Резерфорду прийти к выводам, что кульминацией стало объявление новой модели атома, в которой он предположил, что атом состоит из плотного положительного ядра с электронами, вращающимися по орбите. ваше возвращение.
Однако классическая физика резко критиковала модель Резерфорда, потому что, согласно классическому электромагнетизму Максвелла, ускоренно движущийся заряд испускает электромагнитные волны, поэтому электрон, вращающийся вокруг ядра, должен излучать излучение, теряя энергию и в конечном итоге падая в ядро, и мы уже знаем, что это не так. такое случается.
В 1914 году датский физик Нильс Бор предложил модель, которая стала известна как атом Бора, или модель атома Бора, основанный на постулатах, которые решат проблемы модели Резерфорда, объясняя, почему электроны не падают по спирали в основной. Как и предсказывала классическая физика, Бор предположил, что электроны вращаются вокруг ядра по орбитам. возможный, определенный и круговой из-за электрической силы, которая может быть рассчитана по закону Кулона через уравнения:
F = ke²
r²
Он назвал их стационарными орбитами, к тому же электроны не излучают энергию спонтанно, чтобы прыгнуть с одной орбиты на другую, он должен получить фотон энергии, который можно вычислить таким образом:
E = Eж - А ТАКЖЕя = hf
Таким образом, если электрон не получит ровно столько энергии, сколько нужно для перехода с одной орбиты на другую, дальше от ядра, электрон будет оставаться на своей орбите неопределенное время.
Энергия, соответствующая каждой орбите, была рассчитана Бором, посмотрим, как мы можем достичь того же результата:
Электрическая сила действует как центростремительная сила, поэтому мы имеем:
мв² = ke², тогда mv² = ke² (Я)
р r² r
Кинетическая энергия электрона определяется выражением Eç = ½ мв². Где это взять:
А ТАКЖЕç = ke²
2-й
Потенциальная энергия электрона определяется выражением: Eп = - ke² (II)
р
Полная энергия будет: E = Eç + Ип
E = ke² – ke² = - ke² (III)
2р р 2р
Далее Нильс Бор предположил, что произведение mvr должно быть целым числом, кратным (n) h / 2π, то есть:
mvr = Хм
2π
при n = 1,2,3 ...
Итак, мы можем:
v = Хм (IV)
2πmr
Подставляя это значение в уравнение (I), получаем:
м ( Хм )² = ke²
2πmr r
mn²h² = ke²
4π²m²r² r
что приводит к: n²h² = ke²
4π²mr² r
n²h² = ke²
4π²мр
4π²мр = 1
n²h² ke²
Следовательно, r = n²h²
4π²мк²
r = h² . n² (В)
4π²мк²
Замена V в III
А ТАКЖЕнет = - 2π² м k²e4 . 1 (УВИДЕЛ)
h² n²
С помощью уравнения (VI), приведенного выше, можно вычислить энергию электрона на разрешенных орбитах, где n = 1 соответствует самому низкому состоянию. энергия или основное состояние, которое он оставит, только если он будет возбужден через полученный фотон, перейдя в более энергии, в которой он будет оставаться в течение чрезвычайно короткого периода времени, вскоре он вернется в основное состояние, испуская фотон энергия. Атомная модель Бора хорошо объяснила моноэлектронный атом водорода, и для большего количества атомов комплексов, по-прежнему будет необходима новая теория, теория Шредингера, которая уже относится к области механики. квант.
Пауло Сильва
Закончил факультет физики