Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Вавилов С.И. Большая советская энциклопедия Том 03
 
djvu / html
 

400
ATOM
электрона по круговой орбите - действие равно произведению импульса mv на длину орбиты 1г. г, те оно пропорционально моменту количества движения электрона mvr. Значит, в данном случае, поскольку момент количества движения электрона квантован, он может принимать лишь значения,
равные -, 2 - .... я- , или
nh ,,
Число п называется главным квантовым числом; значение радиуса орбиты г также зависит от числам. Квантование величины действия приводит, т. о., к отбору возможных, или дозволенных, орбит, по к-рым электрон может устойчиво двигаться; такими орбитами являются только те, для к-рых момент импульса равен целому кратному < -. Напр, для водорода (если орбиты принимать за круговые) из уравнений (1) и (4) получим значения радиусов
na hs дозволенных орбит: г = j r r , где /г - ряд целых
чисел 1,2, 3... Если сюда подставить n=i, то, зная величины h, т я е, получим значение радиуса наименьшей (ближайшей к. ядру) орбиты А. водорода, равное 0,529 А (1А=10-8 см).
А. обладает дискретными значениями энергии, следовательно энергия также квантована. Она определяется значением главного квантового числа. Каждой дозволенной орбите соответствует определенное возможное значение энергии А. Если энергия является наименьшей, то А., как говорят, находится в низшем или нормальном состоянии; при большем значении энергии А. называется возбужденным. Значения энергии отдельных уровней можно легко вычислить. Они равны:
Наименьшая энергия А. водорода Wm[n--13,53 за (в атомных процессах энергию принято измерять в электрон-вольтах; 1 эв = 1,6-10-12 эрга). Величина И7т1пчисленно равна потенциалу ионизации А.,т. е. работе вырывания электрона из А. В возбужденном состоянии А. находится очень короткое время; самопроизвольно излучив энергию в виде фотона, электрон «падает» на другую орбиту с меньшей энергией. Таким образом,каждый А. в акте излучения испускает или поглощает свет определенной частоты, вопреки классической электродинамике, которая полагала, что каждый А. сразу испускает весь спектр линий данного элемента. Испускание всего спокт-ра газом объясняет-
вольты
15
Рис. 5. Опыт Франка и Герца. Изменение силы электронного тока в зависимости от напряжения. -cf тем что различ.
ные А. испускают линии разных частот, а совокупность всех А. дает все линии спектра. Таковы основные положения боровских воззрений на А.
Эти положения получили особенно наглядное подтверждение в опыте Франка и Герца. Суть опыта
такова. Поток электронов, энергией к-рых можно управлять, попадает в сосуд, содержащий пары ртути при очень малом давлении. Электронам сообщает-ж энергия, которая постепенно повышается. По юре увеличения энергии электронов ток в гальванометре, включенном в электрическую цепь, усиливается; когда же энергия электронов оказывается равной 4,9 эв, ток резко падает (рис. 5). Одновременно можно обнаружить, что пары ртути испускают ультрафиолетовые лучи определенной длины волны, именно в 2537 А.
Изложенные факты допускают только одно истолкование. Пока энергия электронов меньше 4,9 эв, электроны при столкновении с А. ртути не теряют энергии, столкновения имеют упругий характер. Когда же энергия оказывается равной определенному значению, именно 4,9 эв, электроны передают свою энергию А. ртути, к-рые затем излучают ее в виде квантов ультрафиолетового света. Расчет показывает, что энергия этих фотонов равна той энергии, к-рую первоначально теряют электроны.
Существуют еще и другие значения энергии электронов, при к-рых падает сила электронного тока. Это - значения 6,7 и 10,4 эв. Но при этих значениях А. ртути испускают уже другие спектральные линии, частоты которых соответствуют данным значениям энергии.
Аналогичные опыты были проделаны и с другими веществами (см. рис. 6). Эти опыты доказывают, что внутренняя энергия атома может иметь только определенные дискретные значения, что А. поглощает энергию извне и излучает ее сразу целыми квантами, наконец, что А. каждый раз испускает свет не всех возможных частот, а лишь определенной частоты, соответствующей величине теряемого А. кванта энергии.
Воззрения Бора, несмотря на отсутствие в них целостной, единой концепции атомных процессов, дали возможность объяснить ряд явлений, представлявших загадку для классич. физики. К этим явлениям прежде всего относятся нек-рые закономерности спектров, испускаемых атомами. Установив связь между частотами спектральных линий, к-рые испускает А. данного элемента, и внутренней энергией А., можно было сделать спектральный анализ важнейшим средством исследования строения и внутренних процессов в А. (а также в молекуле). Прежде всего была выяснена сущность закономерностей спектра водорода, к-рые ранее были найдены эмпирически и смысл к-рых был совершенно непонятен.
Еще в конце 19 в. Бальмер открыл, что линии в видимой части спектра водорода образуют некоторую закономерную последовательность, или серию (лшши серии были обозначены как На, Н3, Н7 и т. д.). Длины волн линий этой серии подчиняются определенной эмпирически найденной Бальмером закономерности. Переходя от длин волн к частотам, эту закономерность можно выразить, по Рнд-бергу, следующей формулой:
(6)
для серии Бальмера п=2. По формуле Ридберга, частота v равна разности двух величин, или термос.
2852
Рис. 6. Наверху спектр паров магния, возбуждаемый алектронами с энергией 3,2 эв; внизу спектр паров магния, возбуждаемый электронами с энергией 6,5 эв.

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710


Большая Советская Энциклопедия Второе издание