ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Введение. РОЖДЕНИЕ ГЕРОЯ из "Электрон глазами химика" Моссотти, Г. Дэви и многих других естествоиспытателей можно найти намеки или прямые указания на возможность существования электрического атома . Важным аргументом в пользу такого предположения послужили открытые в 1830-х годах М. Фарадеем количественные законы электролиза, согласно которым для получения 1 г-экв любого вещества при 100%-ном выходе по току требуется одно и то же количество электричества. Анализ этого закона привел ие-мещсого ученого Г. Гельмгольца к идее элементарного электрического заряда. Если применить атомистическую гипотезу к электрическим процессам,-отмечал Гельмгольц в 1881 г.,-то она в соединении с законом Фарадея приводит к поразительным следствиям. Если мы допускаем существование химических атомов, то мы вынуждены заключить отсюда, что и электричество разделяется на определенные элементарные количества, которые играют роль атомов электричества . [c.5] В 1897 г. электронная гипотеза получила экспериментальное подтверждение в исследованиях Э. Вихерта и Дж. Дж. Томсона. И с этого времени началось создание разнообразных электронных моделей атомов и молекул. Однако первые модели были гадательными. Положение изменилось только после работ Э. Резерфорда. [c.6] Летом 1906 г., в Канаде, Резерфорд, который тогда возглавлял физическую лабораторию Макгилльского университета, заметил странное явление узенький пучок альфа-частиц, пронизав тонкий слюдяной листок, немного распшрил-ся. Отчего Что могло сбить частицы с прямого пути Тогда ученый ограничился лишь коротким замечанием Такой результат ясно показывает, что атомы веп ства должны быть средоточием очень интенсивных электрических полей . Но спустя три года, в Манчестере... [c.6] Предупреждение это было ненапрасным. С позищга классической физики, атом Резерфорда существовать не мог, так как электроны, по законам электростатики, не могли находиться в покое, а ускоренно двигаясь, они должны были, по законам электродинамики, излучать энергию и в конце концов упасть на ядро. [c.7] Таким образом, складывалась весьма запутанная и противоречивая ситуация эксперимент говорил в пользу планетарной (ядерной) модели атома, тогда как согласно из-вестньп физическим законам такой атом существовать не мог. Выход был найден Н. Бором, теория которого опиралась на модель атома, предложенную Резерфордом, эмпирически установленные закономерности в атомных спектрах и гипотезу М. Планка. На последней надо остановиться особо. [c.7] Сам Планк говорил о своей гипотезе весьма скромно математический прием , рабочее предположение и т.д. Это была чисто формальная гипотеза,-писал он Р. Вуду,-и, по правде говоря, я не ожидал от нее бог весть чего, разве лишь одного-чтобы любой ценой получился положительный результат . Этот результат был доложен Плавком на заседании Немецкого физического общества 14 декабря 1900 г. [c.8] Первое, что осознал Бор,-это неприменимость законов классической физики в микромире. На все возражения, сводившиеся к выводу о неизбежности паденйя электрона на ядро, он отвечал Но ведь атом все-таки устойчив . [c.8] Как-то в начале февраля 1913 г. Бор поделился своими раздумьями о строении атомов со спектроскопистом X. Хансеном и тот его спросил А как твоя теория объясняет спектральные формулы Этот вопрос оказался для Бора неожиданным. Я ничего не знал ни о каких спектральных формулах ,-признавался он впоследствии. [c.8] Атом способен поглощать квант излучения, если энергия этого кванта в точности равна разности энергий каких-либо двух стационарных состояний атома. [c.9] Излучение происходит только при перескоке электрона с одной стационарной орбиты на другую. [c.10] Здесь следует обратить внимание на совершенно неклассический характер этих постулатов с одной стороны, Бор ввел чуждые классике представления о квантовых скачках и стационарных состояниях, которые согласно электродинамическим законам никак не могли появиться в системе ядро-электрон , а с другой, он нарушил привычную взаимосвязь между частотой излучения и частотой вращения движущегося заряда (электрона). В классической физике было установлено, что частота колебаний заряда равна частоте испускаемого им излучения. В теории же Бора этой связи просто не было, для процесса излучения совершенно несущественно, как часто облетает электрон ядро, важна лишь разность энергий стационарных состояний, между которыми происходит квантовьш скачок. [c.10] Если излучение возникает при переходах электрона со всевозможных уровней к на какой-то определенный уровень п к и), то получается серия спектральных линий. [c.12] Например, если п = 2, а Л = 3, 4, 5, 6,. .., то это-серия Бальмера (рис. 2). [c.12] Одним из первьк на работу Бора откликнулся Резерфорд Ваши мысли относительно причин возникновения спектра водорода очень остроумны и представляются хорошо продуманными, однако сочетание идей Планка со старой механикой создает значительные трудности для понимания того, что же все-таки является основой такого рассмотрения... Мне кажется. Вы вынуждены предположить, что электрон заблаговременно знает, где он собирается остановиться ,-так писал Резерфорд Бору 20 марта 1913 г. И надо сказать, сомнения вполне резонные. [c.13] Не останавливаясь подробно на теории Зоммерфельда, отметим только, что она описывала движение электрона с помощью двух квантовых чисел-главного (и) и орбитального (О и, кроме того, учитывала возможность различной ориентации плоскости орбиты в пространстве. Главное квантовое число (и) характеризовало при этом диаметр орбиты, орбитальное (О-степень ее вьггянутости и магнитное квантовое число (/п)-ориентацию орбиты в пространстве. Мы не будем, однако, разбирать этот вопрос досконально, так как в квантовой механике смысл квантовых чисел иной (о чем см. гл. II). [c.14] Однако с момента создания этой теории были ясны и ее недостатки. Так, она приводила к существенным трудностям при описании электронной структуры многоэлектронных атомов и молекул, требовала введения явно искусственных предположений при рассмотрении интенсивностей спектральных линий и т.д. [c.15] По мере возрастания числа трудностей при использовании теории Бора-Зоммерфельда, становилось очевидным, что она является лищь переходным этапом на пути создания теории микромира и необходимо дальнейшее углубление наших представлений о природе вещества. [c.15] Вернуться к основной статье