Атом водню по Бору

Теорія атома Бора - перша квантова теорія водневого атома (або одноелектронного іона) на основі планетарної моделі Резерфорда. Розробив її Н. Бор у 1913 році. Ґрунтувалася вона на постулатах, які носять його ім’я. Розглянемо цю теорію.

Припускаючи, що між електроном і ядром діє сила кулонівського притягання, для доцентрової сили маємо

, (9.9)

де zе – заряд ядра; е – заряд електрона; e₀ – електрична стала. Із (9.8) та (9.9) знаходимо: швидкість електрона на стаціонарній орбіті

, (9.10)

радіус цієї орбіти визначається за такою формулою

(9.11)

(для незбудженого водневого атома радіус першої від ядра орбіти становить близько 50 пм), та значення енергії для певного стаціонарного стану

. (9.12)

3 (9.12) видно, що Е набуває дискретних значень відповідно до значень головного квантового числа Найменша енергія, яку має електрон у найближчому (нормальному, незбудженому) стані при , становить

(9.13)

i для водню () дорівнює -13.6 eB. Таку енергію потрібно витратити, щоб іонізувати атом водню. Користуючись другим постулатом Бора можна визначити частоту світла, яка випромінюється атомом при переході з вищого рівня () на нижчий ()

.

Звідси

. (9.14)

Припускаючи, що (водень) і позначивши дістаємо відому формулу (9.2). Виведена Бором формула пояснила походження спектральних серій у спектрі водню.

Згідно теорії Бора, спектральні серії відповідають випромінюванню, що виникає в результаті переходу атома в цей стан зі збудженого стану, який міститься вище даного.

Спектр поглинання атому водню лінійчатий, але містить тільки серію Лаймана. Це так само пояснюється теорією Бора. Вільні атоми водню, звичайно, знаходяться в основному стані з найменшою енергією. Тобто при наданні атомам ззовні певної енергії, можна спостерігати лише переходи атомів з основного стану в збуджений (виникає тільки серія Лаймана).

Разом з тріумфом теорія Бора мала ряд недоліків: не могла розшифрувати спектри багатоелектронних атомів, наприклад атома гелію, пояснити відмінність в інтенсивності та поляризації спектральних ліній тощо. Найголовніший недолік – це внутрішні суперечності в самій теорії, а саме: Бор, користуючись квантовими постулатами, розглядає рух електрона в атомі з класичного погляду. У 1916 році Зомерфельд поглибив теорію Бора, врахувавши еліптичні орбіти електронів. Послідовну теорію атома було створено на основі хвильових властивостей мікрочастинок.

Дата добавления: 2014-01-07