- ХІХ ст. характерне рядом важливих відкриттів: рентгенівське випромінювання (Рентген, Пулюй), радіоактивність (Беккерель), відкриття електрона (Томсон). Ці відкриття поставили під сумнів теорію неподільності атома. Так зародилась атомна фізика, яка вивчає будову і властивості атома.
- Для атомної фізики характерні відстані сумірні з розміром атома - 10-10м.
- 1897 р. Томсон припустив, що атом - це позитивно заряджена куля, всередині якої містяться негативно заряджені електрони. Її назвали "пудинговою моделлю".
- У 1911 р. Резерфорд провів дослід по проходженню позитивно заряджених α-частинок через золоту пластинку. З'ясувалось, що більшість частинок не відхиляються від прямолінійної траєкторії, тобто проходять без перешкод через атом. Лише незначна частина - відхиляється.
- З цього досліду Резерфорд припустив, що атом схожий на Сонячну систему: в середині знаходиться позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються електрони (ядерна модель атома).
- α-частинки, які пролітають близько від ядра, кулонівська взаємодія змушує відштовхуватись. Тому вони відхиляються на певний кут.
- Проте, при спробі застосувати закони класичної механіки та електродинаміки до опису найпростішого атома Гідрогену, фізики зустрілись з труднощами.
- Згідно теорії Максвелла електрон, який рухається по орбіті з прискоренням, повинен випромінювати електромагнітні хвилі, і поступово, втрачаючи енергію, впасти на ядро, а атом припинить існування. Проте, насправді, електрони живуть тривалий час і випромінюють енергію лише за певних умов.
- В 1913 р. Бор сформулював квантові постулати, які спростували протиріччя:
- атоми перебувають у певних стаціонарних станах, у яких вони не випромінюють електромагнітні хвилі.
- при переході атома з одного стаціонарного стану, що характеризується енергією Еn в інший з енергією Еm, він випромінює або поглинає квант, що дорівнює
hν = En - Em
- В атомній та ядерній фізиці енергію визначають в електронвольтах. (1еВ)
1еВ = 1,6 * 10 -19Дж
- У збудженому стані атоми можуть перебувати досить короткий час (10-8с), після чого мусять самочинно повернутися в основний стан, випромінюючи світловий квант.
- Квантові постулати Бора пов’язали між собою ядерну модель атома Резерфорда, побудовану на класичній фізичній теорії, і квантовий характер змін внутрішнього стану атома.
- Експериментально це було підтверджено дослідами Франка і Герца.
- Коли електрони переходять з нижчих енергетичних рівнів на вищі, то атом поглинає енергію, а коли навпаки – випромінює.
|