Зарождение идеи квантованности мира

Для выхода из противоречия М.Планк предположил, что энергию электромагнитных колебаний нельзя делить до бесконечности. Для каждой частоты колебаний существует минимально возможная порция (квант) энергии E = , где - постоянная Планка. Меньше этого кванта не существует порций энергии с данной частотой колебаний. Несмотря на крайне непривычные для физиков выводы, которые последовали за этим предположением, ученый мир вынужден был признать справедливость квантования, так как этот закон с колоссальной точностью выполнялся на опыте, устраняя парадокс Рэлея-Джинса. Это событие считается концом классического периода естествознания.

В числе прочего идея квантования энергии подтверждалась и тем фактом, что спектр любого светового излучения вовсе не являлся непрерывным, а состоял из последовательности полос, каждая из которых соответствовала определенной частоте электромагнитных волн. Возник вопрос, почему атомы излучают свет не всех частот, а только определенных, как это предписывалось классическими законами? Почему электроны, вращаясь вокруг ядра, не излучают непрерывно энергию и в конечном итоге не падают на ядро?

Бор предположил, что электроны в атоме, как и электромагнитные колебания, также могут иметь только строго определенные энергии. Это привело к созданию квантовой модели атома, согласно которой электроны в атоме могут находиться только на определенных орбитах. Бор установил правила для нахождения этих допустимых орбит. «Упасть» на ядро электрон просто не «имеет права» так как должен перейти с допустимой орбиты в недопустимое состояние. Каждой орбите соответствует своя энергия. Излучить энергию электрон может только в том случае, если ближе к ядру находится свободная допустимая орбита, на которую может перескочить электрон. На орбите с наименьшей возможной энергией электрон может находиться неограниченно долго. Но он может перескочить и на более высокую освободившуюся орбиту, если поглотит квант энергии (фотон). Никогда на одной орбите не могут находиться два электрона с одинаковым набором квантовых чисел (принцип Паули).

Дата добавления: 2014-01-07