Cтраница 2
В соответствии с моделью Резерфорда в 1915 г. считали, что электроны движутся вокруг ядер по орбитам. Далее классическая физика постулировала, что при ускорении заряженной частицы излучается энергия. Таким образом, электроны должны постоянно испускать излучение, так как движение по кругу равносильно постоянному ускорению в новом направлении. Если электрон постоянно испускает энергию, то его орбита; должна постоянно уменьшаться, в результате чего электрон будет приближаться к ядру. В конце концов он должен упасть на ядро. В процессе уменьшения орбиты электрон должен также испускать постоянно изменяющийся непрерывный спектр излучения. [16]
В частности, по модели Резерфорда атом водорода состоит из Солнца - протона с одной планетой - электроном. Кулоновская сила между ними убывает обратно пропорционально квадрату расстояния между ними - точно так же как сила между Солнцем и планетой, или в системе спутник - Земля сила между Землей и спутником. В разделе 24.5 мы изучили связь и отрыв тел в таких именно системах. [17]
Еще более серьезный изъян в модели Резерфорда становится очевидным, как только мы начнем рассматривать поведение электронов. По представлению Резерфорда, в атоме электроны движутся вокруг ядра подобно планетам вокруг Солнца. Действительно, находясь под действием кулоновской силы, они могут избежать немедленного падения на ядро, только непрерывно обращаясь вокруг него. Это движение есть ускоренное движение и поэтому должно сопровождаться испусканием электромагнитных волн. [18]
По сравнению с прежними взглядами на строение атома модель Резерфорда была шагом вперед, так как впервые атом был представлен как система движущихся зарядов. [19]
Во-вторых, являясь, согласно (43.4), механически устойчивой, модель Резерфорда оказалась неустойчивой с точки зрения законов классической электродинамики. [20]
Следующий решающий шаг сделал Бор в 1913 г., подчинив модель Резерфорда законам квантовой механики с неизлучающими стационарными орбитами, отвечающими целым квантовым числам. За первым числом, определяющим радиус орбиты ( и), последовало второе ( k), определяющее эллиптичность ее, и, наконец, третье, дающее наклон плоскости орбиты к оси атома. [21]
Второй постулат представляет собой правило для нахождения энергий разрешенных состояний атома применительно к модели Резерфорда. [22]
Бором была предложена модель атома, принципиально новым элементом которой по сравнению с моделью Резерфорда явилось наличие особых стационарных электронных орбит. [23]
Движущей силой в исследованиях электронной оболочки атомов было стремление объяснить их свойства, безусловно связанные с поведением электронов и необъяснимые с точки зрения модели Резерфорда, в частности, устойчивость атомов. По законам классической электродинамики электрон, двигаясь вокруг ядра, неизбежно теряет энергию. С уменьшением запаса энергии у электрона радиус его вращения должен непрерывно уменьшаться и в результате электрон должен упасть на ядро. Фактически же атом представляет собой устойчивую систему. [24]
В следующем 1913 году Нильс БОР сделал в каком-то смысле решающий шаг, объединивший два указанных подступа к проблеме строения атома: он применил к модели Резерфорда идею Планка о квантовании. [25]
Модель Резерфорда, описывающая атом как очень малое, но массивное положительно заряженное ядро, окруженное некоторым числом электронов, представляется в основном правильной. [26]
И вот в 1912 - 1913 гг. ставится и разрешается новая проблема строения самого атома. Модель Резерфорда и Бора рисует атом как подобие Солнечной системы: положительное тяжелое ядро и вращающиеся вокруг него электроны. Мы знаем, какими зарядами они обладают, и знаем их массу, а это синоним энергии. Значит, можно определить степень концентрации заряда в электроне и в ядре, которая придала бы им тот запас энергии, который проявляется в их массе. [27]
Модель Резерфорда не позволяла объяснить, почему электроны, обращающиеся вокруг ядра, не испускают света или энергии какого-нибудь другого вида, как того требует теория электромагнитного поля, и не падают по спирали на ядро. [28]
Модель Томсона ( 1904) - это положительно заряженная сферическая частица, внутри которой распределены электроны. Модель Резерфорда ( 1911) - планетарная ( ядерная) модель строения атома. [29]
Согласно модели Резерфорда, электрон притягивается к ядру противоположным электрическим зарядом. Поэтому электрон должен вращаться, двигаться ( как планета) по эллиптической орбите вокруг ядра-солнца. Однако вращающийся электрон не может существовать. [30]