Cтраница 1
Устойчивость атома не может быть согласована с классическим истолкованием ядерной модели. Рассмотрим, например, ядерную модель простейшего атома - атома водорода, содержащего один электрон и ядро протон. Предположим ради простоты, что электрон движется вокруг протона по круговой орбите. Классическое представление об орбите: ак о траектории движения электрона в атоме не выдерживает критики с квантово-механической точки зрения. [1]
Устойчивость атомов определяется малой величиной а по нескольким причинам. Одна из них заключается в том, что вероятность перехода для электрического дипольного излучения ( главный механизм, посредством которого атом излучает или поглощает фотоны) зависит от а. Рассмотрение этой зависимости показывает, что электрон должен совершить примерно Ija ( aZ) 2 колебаний, прежде чем испустит фотон. Это объясняет метаста-бильный характер возбужденных состояний атомов и молекул. Вероятность того, что возбужденный атом одновременно испустит два фотона, пропорциональна квадрату вероятности испускания одного фотона, поэтому такой процесс имеет очень малую вероятность и действительно наблюдается очень редко. Но вещество может также распадаться с излучением энергии: вещество может аннигилировать и превращаться в электромагнитное излучение. Вероятность такого способа исчезновения электрона пропорциональна мере его взаимодействия с электромагнитным полем и, следовательно, зависит от а. Другими словами, величина а характеризует часть времени, которое электрон проводит в виде электромагнитного излучения. Как известно, величина а мала, но, если бы она была близка к единице, вещество и излучение были бы неразличимы. [2]
Устойчивость атома не может быть согласована с классическим истолкованием ядерной модели. Рассмотрим, например, ядерную модель простейшего атома - атома водорода, содержащего один электрон и ядро - протон. Предположим ради простоты, что электрон движется вокруг протона по круговой орбите. Классическое представление об орбите как о траектории движения электрона в атоме не выдерживает критики с квантово-механической точки зрения. Однако имеет смысл говорить о геометрическом месте точек, в которых с наибольшей вероятностью может быть обнаружен электрон в атоме водорода. Это геометрическое место заменяет в квантовой механике классическое представление об орбите электрона. [3]
Устойчивость атома не может быть согласована с классическим истолкованием ядерной модели. Рассмотрим, например, ядерную модель простейшего атома - атома водорода, содержащего один электрон и ядро - протон. Предположим ради простоты, что электрон движется вокруг протона по круговой орбите. В § 12.4 мы видели, что классическое представление об орбите, как о траектории движения электрона в атоме, не выдерживает критики с квантовомеханической точки зрения. Однако, как мы увидим в § 14.2, имеет смысл говорить о геометрическом месте точек, в которых с наибольшей вероятностью может быть обнаружен электрон в атоме водорода. Это геометрическое место заменяет в квантовой механике классическое представление об орбите электрона. В дальнейшем, употребляя термин орбита электрона, мы будем иметь в виду этот его смысл. [4]
Устойчивость атома не может быть согласована с классическим истолкованием ядерной модели. Рассмотрим, например, ядерную модель простейшего атома - атома водорода, содержащего один электрон и ядро - протон. Предположим ради простоты, что электрон движется вокруг протона по круговой орбите. В § 12.4 мы видели, что классическое представление об орбите, как о траектории движения электрона в атоме, не выдерживает критики с квантовомеханической точки зрения. Однако, как мы увидим в § 14.2, имеет смысл говорить о геометрическом месте точек, в которых с наибольшей вероятностью может быть обнаружен электрон - в атоме водорода. Это геометрическое место заменяет в квантовой механике классическое представление об орбите электрона. В дальнейшем, употребляя термин орбита электрона, мы будем иметь в виду этот его смысл. [5]
Устойчивость атомов в классической физике можно было бы объяснить, предположив, что отрицательный электрический заряд в них ( даже в простейшем атоме водорода) представляет собой непрерывную электрическую жидкость, равномерно размазанную по поверхности сферы. В этом случае среднюю скорость элемента заряда, а значит, и плотность тока на сфере можно сделать равной нулю, так что подобная система была бы не способна испускать электромагнитное излучение. [6]
Устойчивость атома не может быть согласована с классическим истолкованием ядерной модели. Рассмотрим, например, ядерную модель простейшего атома - атома водорода, содержащего один электрон и ядро - протон. Предположим ради простоты, что электрон движется вокруг протона по круговой орбите. В § 12.4 мы видели, что классическое представление об орбите, как о траектории движения электрона в атоме, не выдерживает критики с квантово-механической точки зрения. Однако, как мы увидим в § 14.2, имеет смысл говорить о геометрическом месте точек, в которых с подавляющей вероятностью может быть обнаружен электрон в атоме водорода. Это геометрическое место заменяет в квантовой механике классическое представление об орбите электрона. В дальнейшем, употребляя термин орбита электрона, мы будем иметь в виду этот его смысл. [7]
Так объясняется устойчивость атомов. [8]
Вопрос об устойчивости предлагаемого атома на этой стадии не следует подвергать рассмотрению, ибо устойчивость окажется, очевидно, зависящей от тонких деталей структуры атома и движения составляющих его заряженных частей. [9]
Чтобы объяснить устойчивость атома водорода, а также его линейчатый спектр, Бор был вынужден постулировать основные положения теории водородного атома. [10]
Кроме вопроса об устойчивости атома, в очень многих случаях была видна недостаточность классической физики для понимания опытных фактов. Планк показал, что состояние теплового равновесия между полем и материей невозможно удовлетворительно описать, опираясь на классические законы излучения, согласно которым оно происходит непрерывным образом. Наоборот, Планку пришлось допустить, что излучатели передают энергию электромагнитному полю отдельными порциями, или квантами. [11]
Первые представления об устойчивости атомов били получены еще и то время, когда понятия ядро не существовало. [12]
Теория Резерфорда не объясняет характерной устойчивости атома. Напротив того, основываясь на законах классической электродинамики, можно показать, что атом, построенный по принципу, указанному Резерфор-дом, должен быть заведомо неустойчивой системой. Равномерное вращение электронов вокруг ядра должно сопровождаться с точки зрения уравнений Максуэла возникновением волн, уносящих в окружающее пространство электромагнитную энергию. [13]
Механика Ньютона не может объяснить устойчивость атома или его ядра. По классическим представлениям между электроном и ядром в атоме действует только кулоновская сила притяжения, а это значит, что электрон должен быстро упасть на ядро, а атом уменьшить свой размер в сотни тысяч раз. [14]
При увеличении заряда ядра периодически меняется устойчивость атомов и повторяются весьма устойчивые атомы благородных газов. Точно также при определенных значениях Z возникают более устойчивые ядра. Опыт показывает, что действительная устойчивость ядер ( например, время их полураспада) меняется с изменением номера Z немонотонно. [15]