Модель атома Бора. Постулаты Бора. Спектр излучения атома водорода. Недостатки теории Бора. Опыт Франка-Герца
Модель атома Бора. Постулаты Бора. Спектр излучения атома водорода. Недостатки теории Бора. Опыт Франка – Герца
Модель Бора выявила истинное значение спектральных законов и позволила установить, как эти законы отражают квантовый характер внутренней структуры атома - устойчивость структуры атома оказалась неразрывно связанной с существованием квантов. В модели Бора каждый атом обладает некоторой последовательностью квантовых (стационарных) состояний. Каждый вид атома имеет свою последовательность квантовых значений энергии, соответствующих различным возможным стационарным состояниям.
Постулаты Бора:
1) В атоме существует ряд дискретных стационарных состояний, которым соответствуют определенные значения энергии атома E1, E2 и т.д. В стационарном состоянии атом не излучает и не поглощает энергии.
2) Переходя из одного стационарного состояния в другое, атом излучает и поглощает квант энергии ε = hv, равный разности энергий En и En' двух стационарных состояний: hv = En' - En .
Атом водорода (Z = 1) имеет наиболее простой линейчатый спектр излучения. Частоты спектральных линий для атома водорода и водородоподобных атомов определяются по формуле: v = Rv(1/n2 – 1/n'2), где Rv = Z2me4/8ε02h3 = 3,29 · 1015 с-1 – постоянная Ридберга.
Также эта формула может быть записана через длину волны λ: 1/λ = Rλ(1/n2 – 1/n'2), где Rλ = 1,097 · 107 м-1.
Недостатки теории Бора:
Рекомендация для Вас - Принципы управления внешними устройствами.
- не смогла объяснить интенсивность спектральных линий.
- справедлива только для водородоподобных атомов и не работает для атомов, следующих за ним в таблице Менделеева.
- теория Бора логически противоречива: не является ни классической, ни квантовой. В системе двух уравнений, лежащих в её основе, одно - уравнение движения электрона - классическое, другое - уравнение квантования орбит - квантовое.
Опыт Франка - Герца - опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома.
В опыте наблюдался монотонный рост I при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 в, то есть электроны с энергией Е < 4,9 эв испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась. При значении V = 4,9 в (и кратных ему значениях 9,8 в, 14,7 в) появлялись резкие спады тока. Это определённым образом указывало на то, что при этих значениях V соударения электронов с атомами носят неупругий характер, т. е. энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg. При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.
Таким образом, опыт Франка - Герца показал, что спектр поглощаемой атомом энергии не непрерывен, а дискретен, минимальная порция (квант электромагнитного поля), которую может поглотить атом Hg, равна 4,9 эВ. Значение длины волны λ = 253,7 нм свечения паров Hg, возникавшее при V > 4,9 В, оказалось в соответствии со вторым постулатом Бора.