Теория атома водорода по Бору

• В лекции обсуждается теория атома водорода, предложенная Нильсом Бором.  

• Бор предложил модель атома, в которой электроны движутся по определенным орбитам вокруг ядра, и объяснил линейчатый спектр излучения атома водорода.  

• В лекции рассказывается о развитии представлений о строении атома, начиная с античных времен и заканчивая работами Менделеева и Резерфорда.  

• Резерфорд предложил ядерную или планетарную модель атома, в которой вокруг положительно заряженного ядра движутся электроны.  

• Бор объясняет устойчивость атома, используя законы классической физики, но отмечает, что к явлениям атомных масштабов эти законы неприменимы.  

• Он предлагает использовать квантовую механику для объяснения устойчивости атома.  

• В классической электродинамике ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные волны и терять энергию, приближаясь к ядру.  

• Модель атома Резерфорда оказалась неустойчивой и противоречила опытным данным.  

• Бальмер подобрал эмпирическую формулу для спектральных линий атома водорода.  

• Серия Бальмера состоит из линий, соответствующих переходам электрона с одной орбиты на другую.  

• Серия Лаймана обусловлена переходами на первый основной уровень.  

• Первый постулат: стационарные состояния атома, в которых он не излучает и не поглощает энергию.  

• Второй постулат: при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается или поглощается один фотон с энергией, равной разности энергий соответствующих стационарных состояний.  

• Набор дискретных частот квантовых переходов определяет линейчатый спектр атома.  

• Бор применил свои постулаты для построения теории простейшей атомной системы - атома водорода.  

• Основная задача состояла в нахождении частот электромагнитных волн, излучаемых водородом.  

• Бор рассмотрел круговые орбиты электрона и определил его энергию.  

• Радиус орбиты и момент импульса электрона связаны с постоянной Планка.  

• Радиусы орбит зависят от главного квантового числа и пропорциональны квадрату постоянной Планка.  

• Радиусы боровских орбит увеличиваются пропорционально n².  

• Бор определил возможные значения энергии атома и стационарные состояния.  

• Атом может находиться в основном или возбужденном состоянии.  

• Бор определил частоты излучения атома водорода и их связь с энергией атома.  

• Атом излучает свет при переходах с возбужденного состояния на основное.  

• Франк и Герц доказали существование стационарных состояний атома в опытах с передачей энергии.  

• В опыте используется стеклянная колба с тремя электродами: катод, сетка и анод.  

• Катод нагревается с помощью нити накала или тока.  

• Электроны, испускаемые катодом, ускоряются под действием разности потенциалов между катодом и сеткой и движутся к аноду.  

• Сила тока зависит от приложенного напряжения, и при напряжении 4.9 В наблюдается первый максимум силы тока.  

• При напряжении 4.9 В столкновения электронов с атомами ртути становятся не упругими, и внутренняя энергия атома ртути увеличивается.  

• Второй максимум силы тока возникает при напряжении 9.8 В, когда электроны дважды испытывают не упругие соударения.  

• Опыт Франко-Герца служит экспериментальным доказательством существования дискретного набора стационарных состояний атома.  

• Квантовая механика обобщает классическую механику Ньютона и переходит в нее в предельных случаях.  

• Постоянная Планка является важнейшей универсальной константой, определяющей масштаб явления в природе.  

• Гипотеза де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме света и частиц была подтверждена экспериментально.  

• Эксперименты Тартаковского и Томпсона подтвердили волновые свойства электронов, проходящих через металлическую фольгу.  

• Фабрикант показал, что даже слабые электронные пучки проявляют волновые свойства.  

• Волновые свойства микрочастиц проявляются в дефракционной картине, которая не зависит от интенсивности потока частиц.  

• Микрочастицы проявляют как корпускулярные, так и волновые свойства, что называется корпускулярно-волновым дуализмом.  

• Соотношение между энергией и частотой частицы также имеет характер универсального соотношения.  

• Микрочастицы не могут иметь одновременно точные значения координаты и импульса, что связано с их волновыми свойствами.  

• Соотношение неопределенности Гейзенберга является квантовым ограничением применения классической механики к микрообъектам.  

• Соотношение неопределенности отражает специфику физики микрочастиц и позволяет оценить, в какой мере можно применять понятие классической механики к микрочастицам.  

• Для макроскопических тел их волновые свойства не играют роли, координаты и скорость могут быть измерены достаточно точно.  

• Соотношение неопределенности Гейзенберга ограничивает применение классической механики к микрообъектам.  

• Волны де Бройля являются проявлением корпускулярно-волнового дуализма.  

• Дефракционная картина для микрочастиц является статистической, то есть вероятностной.  

• Вероятность нахождения частицы в объеме определяется квадратом модуля волновой функции.  

• Квадрат модуля волновой функции определяет вероятность нахождения частицы в определенный момент времени в определенной точке пространства.  

• Волновая функция определяет интенсивность волн де Бройля.  

• Волновая функция должна удовлетворять условиям нормировки и быть конечной, однозначной и непрерывной.