ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Старая квантовая теория и ее применение к атомам из "Химическая связь и строение" Химические силы невозможно понять без квантовой теории, которую можно охарактеризовать как атомную теорию энергии. Одним из явлений, которые привели к квантовой теории, был фотоэлектрический эффект (используемый в настоящее время в фотоэлементах), открытый Герцем в 1887 г. Он обнаружил, что при падении света с определенной частотой на поверхность металла испускаются отрицательно заряженные частицы, вскоре идентифицированные как электроны. У каждого металла имеется своя граничная частота. Свет с меньшей частотой, как бы интенсивен он ни был, не вызывает эмиссии электронов, тогда как повышение частоты по сравнению с пороговым значением приводит к увеличению энергии испускаемых электронов. [c.11] Этот эффект можно исследовать с помощью прибора, изображенного на рис. 1. Потенциал между пластинками С м А (измеряемый гальванометром G) увеличивается, пока не произойдет внезапного прекращения потока электронов. Из измеренного значения этого потенциала можно вычислить энергию электронов. При повышении интенсивности света увеличивается также число испускаемых электронов (что можно обнаружить по показаниям гальванометра), но не их энергия. [c.11] Фотоэффект впервые наблюдался Столетовым. — Прим. перев. [c.11] Наиболее важным результатом описанных выше экспериментов был вывод о том, что необходимо восстановить, хотя и в сильно измененном виде, старую корпускулярную теорию излучения, предложенную в свое время еще Ньютоном, но впоследствии отвергнутую ради волновой теории, объяснявшей такие явления, как интерференция и дифракция. Свет (видимый или ультрафиолетовый), по-видимому, распространяется как волновое движение, но его поглощение металлами лучше описывается гипотезой о частицах. [c.12] Одним из путей получения эмиссионного спектра атома является повышение температуры. Это происходит, например, в натриевой разрядной трубке, дающей хорошо известный желтый свет. При пропускании этого света через спектрометр было найдено, что он включает сравнительно небольшое число длин волн — наблюдается ограниченное число желтых линий. Аналогично при пропускании белого света через пары натрия в непрерывном спектре белого света наблюдаются темные полосы, соответствующие этим желтым линиям. Они составляют спектр поглощения паров натрия. Частоты линий в спектре натрия можно представить как разности между определенными парами величин, называемых спектральными термами, причем число таких термов сравнительно мало. То же справедливо и для спектров других атомов. [c.13] Непреложным выводом из этих фактов является то, что электроны в атомах не подчиняются законам физики XIX века. По-видимому, электроны в атомах могут вращаться без изменения энергии и их полная энергия может принимать только ограниченное число значений. [c.13] Очевидно, что величины Е к могут быть идентифицированы с найденными на опыте спектральными термами. Бор ввел произвольное допущение, что единственными возможными орбитами электрона в атоме водорода являются такие, для которых угловой момент (со—угловая скорость электрона, т — его масса и г — радиус орбиты) равен пк/2п, где п — целое число. Тогда, пользуясь законами обычной механики, он вычислил энергию каждой из разрешенных орбит через величину п и таким образом нашел частоты возможных линий в спектре водорода. Результаты хорошо совпали с опытными данными. [c.14] ДЛЯ чего необходимо преодолеть потенциал обратного знака между О и Л. При больших ускоряющих потенциалах у бомбардирующих электронов после таких неупругих столкновений остается часть энергии, что и приводит к новому усилению тока. Но при 9,8 в имеется достаточно энергии, чтобы возбудить два атома ртути, в результате этого ток снова быстро падает. Было показано, что между резонансным потенциалом V и частотой V результирующего резонансного излучения существует соотношение Уе = hv, а излучение представляет одну из линий в обычном спектре ртути. [c.16] ПОЛНОГО удаления электрона из атома. Потенциалы ионизации (или энергии ионизации) можно найти не только для первого, но и для последующих электронов. Эти данные будут широко использованы в настоящей книге. Так, например, если построить зависимость первых потенциалов ионизации от атомного номера, получается кривая. [c.17] В это же время интенсивное исследование атомных спектров привело к значительному усовершенствованию квантовой теории. Были сформулированы более подробные эмпирические правила квантования , которые помогли в систематизации представлений об электронах на атомных уровнях энергии. К сожалению, эти правила не имели адекватного теоретического обоснования расчет энергетических уровней был возможен только для простейших атомов, а химическую связь можно было описать лишь совершенно качественным образом. [c.18] Вернуться к основной статье