Электроны в атоме могут находиться только на разрешенных орбитах.
Когда Джон Дальтон впервые в истории современной науки предложил атомную теорию строения вещества, атомы представлялись ему неделимыми, наподобие микроскопических бильярдных шаров. Однако на протяжении всего XIX столетия становилось всё очевиднее, что такая модель неприемлема. Поворотной точкой стало открытие электрона Дж. Дж. Томсоном в 1897 году, из которого следовало, что атом состоит из отдельных частиц — прямое свидетельство против его неделимости. Последним гвоздем в крышку гроба неделимого атома стало открытие в 1911 году атомного ядра (см. Опыт Резерфорда). После этих открытий стало ясно, что атом не просто делим, но что он еще и обладает дискретной структурой: состоит из массивного, положительно заряженного центрального ядра и движущихся по орбитам вокруг него легких, отрицательно заряженных электронов.
Но с этой простой планетарной моделью атома тут же возникли проблемы. Прежде всего, согласно физическим законам того времени, такой атом не мог бы просуществовать дольше доли мгновения — на наше счастье, мы имеем все основания утверждать, что этот факт опытом не подтверждается. Аргументация была такова: в соответствии с законами движения Ньютона, электрон, находящийся на орбите, движется с ускорением. Следовательно, согласно уравнениям Максвелла, он должен излучать электромагнитные волны и, как следствие, терять энергию (в силу закона сохранения энергии; см. Основной закон термодинамики) и вскоре сойти с орбиты и упасть на ядро. Это стандартная задачка по физике для студентов-первокурсников, и любой из них легко докажет путем таких рассуждений, что планетарный атом не просуществует и секунды. Очевидно, что-то было не так в этой простой модели строения атома, раз реальные атомы, окружающие нас, просуществовали миллиарды лет.
Разрешить эту проблему и направить физиков по верному пути понимания атомной структуры удалось молодому датскому теоретику Нильсу Бору, недавно прибывшему на стажировку в Англию после защиты докторской диссертации у себя на родине. За отправную точку Бор принял новые постулаты квантовой механики, согласно которым на субатомном уровне энергия испускается исключительно порциями, которые получили название «кванты». Немецкий физик Макс Планк воспользовался положением о том, что атомы излучают свет отдельными частицами (позже Альберт Эйнштейн назвал их «фотоны»), для разрешения застарелой проблемы излучения черного тела. Используя концепцию фотонов, Альберт Эйнштейн теоретически объяснил фотоэлектрический эффект. За свои работы и Планк, и Эйнштейн получили по Нобелевской премии.
Бор развил квантовую теорию еще на шаг и применил ее к состоянию электронов на атомных орбитах. Говоря научным языком, он предположил, что угловой момент электрона (см. Опыт Штерна—Герлаха) квантуется. Далее он показал, что в этом случае электрон не может находиться на произвольном удалении от атомного ядра, а может быть лишь на ряде фиксированных орбит, получивших название «разрешенные орбиты». Электроны, находящиеся на таких орбитах, не могут излучать электромагнитные волны произвольной интенсивности и частоты, иначе им, скорее всего, пришлось бы перейти на более низкую, неразрешенную орбиту. Поэтому они и удерживаются на своей более высокой орбите, подобно самолету в аэропорту отправления, когда аэропорт назначения закрыт по причине нелетной погоды.
Однако электроны могут переходить на другую разрешенную орбиту. Как и большинство явлений в мире квантовой механики, этот процесс не так просто представить наглядно. Электрон просто исчезает с одной орбиты и материализуется на другой, не пересекая пространства между ними. Этот эффект назвали «квантовым прыжком», или «квантовым скачком». Позже этот термин обрел широкую популярность и вошел в наш лексикон со значением «внезапное, стремительное улучшение» («Настоящий квантовый скачок в технологии производства наручных часов!»). Если электрон перескакивает на более низкую орбиту, он теряет энергию и, соответственно, испускает квант света — фотон фиксированной энергии с фиксированной длиной волны. На глаз мы различаем фотоны разных энергий по цвету — раскаленная на огне медная проволока светится синим, а натриевая лампа уличного освещения — желтым. Для перехода на более высокую орбиту электрон должен, соответственно, поглотить фотон.
В картине атома по Бору, таким образом, электроны переходят вниз и вверх по орбитам дискретными скачками — с одной разрешенной орбиты на другую, подобно тому, как мы поднимаемся и спускаемся по ступеням лестницы. Каждый скачок обязательно сопровождается испусканием или поглощением кванта энергии электромагнитного излучения, который мы называем фотоном.
Со временем интуитивная гипотеза Бора уступила место строгой систематической формулировке в рамках законов квантовой механики и, в частности, концепции двойственной природы элементарных частиц — корпускулярно-волновой (см. Принцип дополнительности). Сегодня электроны представляются нам не микроскопическими планетами, обращающимися вокруг атомного ядра, а волнами вероятности, плещущимися внутри своих орбит — подобно приливам и отливам в тороидальном бассейне — и подчиняющимися уравнению Шрёдингера. Современные физики, как само собой разумеющееся, рассчитывают характеристики этих волн для самых сложных по структуре атомов и используют их для объяснения свойств и поведения этих атомов. Однако основополагающую картину всей современной квантовой механики нарисовал в своем великом прозрении Нильс Бор — в далеком теперь 1913 году.
Другие работы по теме:
Валентность
monax/order/ - рефераты на заказ (более 2300 авторов в 450 городах СНГ). Тема: Валентность Цель: Дать учащимся понятие о валентности как свойстве атомов присоединять определённое число атомов другого элемента, научить их определять валентность элементов по формулам их соединений.
Закон сохранения массы и энергии
Закон сохранения массы как важнейшее открытие атомно-молекулярной теории. Особенности изменения массы в химических реакциях. Определение молярной массы вещества. Составление уравнения реакции горения фосфора. Решение задач на "избыток" и "недостаток".
Углеводы
Применение синтеза моносахаридов по методу Килиани-Фишера для увеличения длины углеродной цепи альдозы на один атом углерода. Деградация альдоз по Руффу - декарбокислирование соли гликоновой кислоты. Мутаротация и химические свойства моносахаридов.
Закон сохранения массы и энергии
Закон сохранения массы и энергии После доказательства существования атомов и молекул важнейшим открытием атомно-молекулярной теории стал закон сохранения массы, который был сформулирован в виде философской концепции великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765) в 1748 г. и подтвержден экспериментально им самим в 1756 г. и независимо от него французским химиком А.Л.Лавуазье в 1789 г.
Дифракционная решётка
Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уфимская государственная академия экономики и сервиса Отчет по лабораторным работам дисциплины: «Физика»
Теорія Бора
Реферат на тему: Зміст 1. Постулати Бора 2. Спектр атома водню 3. Критика теорії Бора 4. Мої зауваги і враження 5. Література Постулати Бора Закони класичної механіки описують лише неперервні процеси, тому, коли, досліджуючи енергетичні спектри атомів, отримали дискретні сукупності спектральних ліній, стало зрозумілим, що атом має більш складну структуру, ніж ту, що уявляли раніше, і її так просто не поясниш за допомогою законів Ньютона і рівнянь Максвелла.
Фізика атомів і молекул
Теорія Бора будови й властивостей енергетичних рівнів електронів у водневоподібних системах. Використання рівняння Шредінгера, хвильова функція та квантові числа. Енергія атома водню і його спектр. Виродження рівнів та магнітний момент водневого атома.
Устройство Оже-спектрометра
Если на атом воздействует излучение , энергия которого достаточна для ионизации одной из его внутренних электронных оболочек , то образовавшееся при этом вакантное место может быть заполнено электроном с меньшей энергией связи из другой оболочки . Энергия освобождающаяся при указанном переходе может превысить энергию связи электрона в одной из внешних оболочек атома , что сопровождается эмиссией электрона .
Структура и свойство материалов (из конспекта лекций)
Симметрия – общее свойство материала. Характеризуется . центром симметрии ( I ), плоскостью симметрии (m), осью симметрии (n). Это некая точка m многогранника, которая хар-ся тем, что при пересечении многогранника отсекает одинаковые части.
Виды излучений
иды излучений. Источники света Тепловое излучение – излучение, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела. Тепловым источником является солнце, лампа накаливания и т. д.
Виды излучений
. Источники света Тепловое излучение – излучение, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела. Тепловым источником является солнце, лампа накаливания и т. д.
Развитие теории атома
Решающим моментом в развитии теории строения атома было открытие электрона. Наличие в электрически нейтральном атоме отрицательно заряженной частицы побуждало предполагать наличие частицы с положительным зарядом. Модель Д. Томсона внесла огромный вклад в экспериментальное изучение строения атома, он стремился найти модель, которая позволила бы объяснить все его известные свойства.
Челябинский городской бор
Челябинский (Шершнёвский) городской бор — реликтовый сосновый лес в западной части Челябинска. Памятник природы областного значения.
Бор в организме человека
Бор является необходимым элементом для нормального развития и плодоношения растений. Положительное действие бора на растения связывается с воздействием бора на их ферментативную систему снабжения корней кислородом под влиянием бора.
Атом
За триста с лишним лет до нашей эры в Древней Греции ученые-философы рассуждали так: любое вещество, любой предмет можно разделить на части. Камень можно раздробить в мелкий порошок. Воду — расплескать, а потом она испарится, превратится в пар.
Классические основания квантовой механики
Немалое число людей, так или иначе связанных с наукой, испытывает острую неудовлетворенность существующей тенденцией современной физики «угадывать уравнения, не обращая внимания на физические модели или физическое объяснение».
Атомная теория строения вещества
Принято считать, что первым идею о том, что кажущаяся гладкой и непрерывной материя на самом деле состоит из великого множества мельчайших и потому невидимых частиц, выдвинул древнегреческий философ Демокрит.
Постоянная Планка
Постоянная Планка определяет границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где действуют законы квантовой механики.
Законы электролиза Фарадея
Два закона электролиза — это всего лишь небольшая часть вклада Майкла Фарадея в науку. Электролиз — это совокупность процессов, происходящих при пропускании электрического тока через электролит.
Принцип Aufbau
Электроны в атоме заполняют сначала самые низкие орбиты, а затем более высокие.
Нильс Бор
РЕФЕРАТ тема Нильс Хенрик Давид Дырдин Максим 10-А класс г. Первомайск, СШ № 4 Бор Нильс Хенрик Давид (7.10. 1885, Копенгаген, - 18. 11. 1962, там же), датский физик. Создал первую квантовую теорию атома, а затем участвовал в разработке основ
Бора, Катарина фон
Катарина фон Бора (нем. Katharina von Bora; 29 января 1499, Липпендорф близ Пегау — 20 декабря 1552, Торгау) — жена и ближайшая помощница немецкого церковного реформатора Мартина Лютера.
Химические связи
Атомы могут присоединяться друг к другу, либо отдавая и принимая электроны, либо делясь парами электронов с соседними атомами, либо делясь электронами со многими другими атомами, либо благодаря эффекту поляризации.
Фтор
Атом, молекула, ядерные свойства. Строение атома фтора.
Планетарная модель по Нильсу Бору
Бо́ровская моде́ль а́тома (Моде́ль Бо́ра) — полуклассическая модель атома, предложенная Нильсом Бором в 1913 г. За основу он взял планетарную модель атома, выдвинутую Резерфордом. Однако, с точки зрения классической электродинамики, электрон в модели Резерфорда, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать непрерывно, и очень быстро, потеряв энергию, упасть на ядро.
Планетарная модель атома
Московский государственный университет Экономики Статистики Информатики Реферат по дисциплине: «КСЕ» на тему «Планетарная модель атома» Выполнил:
Оже Бор
Оже Нильс Бор - известный датский физик, сын знаменитого Нильса Бора, лауреат Нобелевской премии по физике за 1975 год (совместно с Моттельсоном и Рейнуотером) "за открытие взаимосвязи между коллективным движением и движением отдельной частицы".
Нильс Бор
Датский ученый, один из создателей современной физики. Автор основополагающих трудов по квантовой механике, теории атома, атомного ядра, ядерным реакциям.
Концепції фізики атомних і ядерних процесів
а) Моделі атома Вирішальним моментом у розвитку теорії будови атома було відкриття електрона. Наявність у електрично нейтральному атомі негативно зарядженої частинки спонукало припускати наявність частинки з позитивним зарядом. Модель Д.Томсона, не будучи в стані пояснити характер атомних спектрів, що випромінюються атомами, поступилася місцем планетарної моделі Е.Резерфорда.