191.Постулати Бора
До 1913 р. були три експериментальні факти, які не знаходили пояснення в рамках класичної фізики:
Емпіричні закономірності лінійчатого спектра атома водню, виражені у формулі
-Бальмера – Ридберга.
Ядерна модель атома Резерфорда.
-Квантовий характер випромінювання й поглинання світла (теплове випромінювання й фотоефект).
-Для можливості розв’язання виниклих утруднень Н. Бор (датський вчений) сформулював три постулати для водню й воднеподібних атомів – ядром із зарядом Ze і один електрон рухається навколо ядра.
I – й постулат – постулат стаціонарних станів:
У системі існують деякі стаціонарні стани, що не змінюються в часі без зовнішніх впливів. У цих станах атом не випромінює світла.
II –й постулат – правило квантування орбіт:
У стаціонарному стані атома електрон, рухаючись по круговій орбіті із прискоренням, не випромінює світла, повинен мати дискретні (квантовані) значення моменту імпульсу
III – й постулат – правило орбіт:
Випромінювання випускається або поглинається у вигляді світлового кванта енергії при переході електрона з одного стаціонарного стану в інше.
Величина світлового кванта дорівнює різниці енергій стаціонарних станів, між якими відбувається перехід електрона
,
n > m –випромінювання фотона,
n < m –
поглинання фотона.
Набір можливих дискретних частот
квантових переходів і визначають лінійчатий спектр атома.
192.Серії випромінювання.Квантування енергії.
|
Спектр випромінювання розбивається на серії. Найбільш короткохвильова з цих серій позначається літерою K, а окремі лінії в цій серії грецькими літерами. Так, К-серія складається із трьох ліній Kα, Kβ, Kγ. Наступні серії позначаються літерами L, M та N. K-серія зумовлена переходами на оболонки, найближчі до ядра атома. Окремі лінії в K-серії зумовлені переходами із різних зовнішніх електронних оболонок. Квантува́ння— дія, перетворення якоїсь величини з неперервною шкалою значень на величину з дискретною шкалою значень (напр., К. енергії частинок, К. сигналів). Напр., операція перетворення сигналу, при якій здійснюється його дискретизація за рівнем чи за часом або водночас і за рівнем, і за часом. Першим відмовився від класичних уявлень при вирішенні проблеми випромінювання абсолютно чорного тіла М. Планк .У 1900 р. він запропонував принципово новий метод розрахунку функції rλ,T, який ґрунтується на квантових уявленнях. В основу методу було покладено гіпотезу про те, що тіла випромінюють енергію не неперервно, а окремими порціями, які дістали назву квантів. Енергія в кванта пропорційна частоті випромінювання (обернено пропорційна довжині хвилі):
де h = 6,626 ∙ 10-34 Дж ∙ с — стала Планка. В механіці величину, що має розмірність добутку енергії на час, називають дією. У зв’язку з цим сталу Планка іноді називають квантом дії. Нові уявлення Планка про кванти енергії докорінно змінили погляди фізиків на елементарні процеси випромінювання світла, а також на всі інші процеси в мікросвіті. Так виникла нова епоха у вченні про будову матерії та її рух. Керуючись уявленнями про квантовий характер теплового випромінювання, М. Планк дістав такий вираз для випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла:
де с — швидкість світла у вакуумі; k — стала Больцмана; Т — абсолютна температура; е — основа натуральних логарифмів. Згідно з формулою Планка (13.11) для кожної довжини хвилі λ з підвищенням температури зменшується величина еhс/kλТ, що стоїть у знаменнику, rλ,T зростає. Отже, з підвищенням температури збільшується випромінювальна здатність на всіх ділянках спектра, причому це зростання різне для різних інтервалів довжин хвиль. Саме така залежність rλ,T від температури спостерігається на досліді. Отже, в 1900 р. Макс Планк запропонував концепцію квантування енергії для того, щоб отримати правильну формулу для енергії випромінювання абсолютно чорного тіла |