Квантовая теория атома

1. Суть квантовой теории атома Томсона
2. Ядерная модель атома Резерфорда
3. Теория атомного строения Бора

Квантовая теория построения атома – это одно из важных достижений в механике квантов. Многочисленные опыты подтвердили, что атом состоит из тяжелого, заряженного позитивно, ядра и легких, отрицательно заряженных, электронов, которые колеблются. Данные электроны принимают непосредственное участие в формировании оболочек атома.

Суть квантовой теории атома Томсона

Теория строения атома Томсона, которую ученый предложил в 1903 году, исторически считается классической моделью. В соответствии с этой моделью, атом является шаром, с положительно заряженным центром, внутри которого колеблются электроны.

В сумме заряд всех отрицательно заряженных электронов равняется положительному заряду ядра, то есть в итоге атом заряжен нейтрально. Приблизительно величина ядра, определяемая по законам классической электростатики, соответствовала истинным его размерам.

Для напряженности электрополя в середине атома справедливо выражение:

\(\vec{E}(r) = \vec{r}\frac{e}{R^3}\)

где \(e\) – положительный заряд ядра.

«Квазиупругая» сила воздействия на электрон рассчитывается по формуле:

\(\vec{F} = -e\vec{E} = -k\vec{r}\)

Ядерная модель атома Резерфорда

В 1911 году в своих опытах, ученый Э. Резерфорд доказал несовершенство модели Томсона. Данные опыты проводились с альфа-частицами, которые рассеивались при проникновении сквозь барьер из тонкой металлической фольги. Альфа-частицы – это частицы с массой ma и позитивным зарядом \(qa+2qe\), которые образуются во время радиоактивного распада тяжелых элементов.

Эксперименты Резерфорда показали, что наряду с множеством альфа-частиц, которые незначительно отклоняются от оси при проникновении сквозь тонкую фольгу, наблюдается часть таких частиц, которые сильно отклоняются, на гораздо больший угол.

Также можно утверждать, что данное явление не вызвано влиянием электронов на альфа-частицы, так как масса электронов намного меньше массы альфа-частиц. То есть, данное сильное отклонение вызвано действием атомных ядер на альфа-частицы. Резерфорд теоретически работал над задачей рассеивания альфа-частиц в кулоновском поле, которое создается положительным зарядом атомного ядра.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Структура ядерной модели Резерфорда была похожа на Солнечную систему с массивным ядром по центру, и вращающимися по своим орбитам вокруг него планетами. Потому данная модель получила название планетарная.

Резерфорд понимал, что статическая модель атома не может существовать, что помогло ему прийти к определению модели с вращающимися электронами. В соответствии с теоремой Ирншоу для классической электростатики, система неподвижных электрических зарядов, которые расположены на фиксированных расстояниях друг от друга, не может сохранять равновесие лишь под действием кулоновских сил. Также данная модель вызывает необходимость постоянного электромагнитного излучения атомами.

Теория атомного строения Бора

Модель Резерфорда определенно противоречила понятиям классической физики. По принципам классической электродинамики, вращающийся по орбите электрон излучает электромагнитные волны, а соответственно, должен терять энергию и в итоге упасть на ядро, но в реальности такое не происходит.

Данное противоречие пытался разрешить ученый Бор, выдвинув теорию строения простейших атомов водорода и одноэлектронных ионов. Он предположил, что существуют некоторые стационарные орбиты, перемещаясь по которым электроны не поглощают и не излучают энергию. Причем каждой такой орбите будет соответствовать определенная величина энергии движения электрона \(E_n\). Совокупность таких разрешенных величин энергии создает энергетический спектр атома электрона.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Важнейшим принципом теории Бора служит квантованность энергии и момента импульса. В классической механике данные величины при вращении тела вокруг своей оси могут изменяться и принимать любые значения от нуля и до бесконечно больших величин, а в квантовой механике они принимают лишь «разрешенные» значения, соответствующие движению по конкретной орбите.