Cтраница 4
Второй путь для обхода этого затруднения - при помощи определенной физической гипотезы - был избран Томсоном, принявшим, как мы говорили в предыдущей главе, представление Кельвина о положительном заряде атома как о своего рода туманности с определенной плотностью, в которую погружены электроны. Таким образом, физики вынуждены были обратиться к казавшейся вначале менее вероятной динамической модели строения атома. Далее Коссель пишет, что в результате обоснования, данного Бором модели Резерфорда, ее следует признать как самую удачную из всех до сих пор предложенных моделей [ там же, стр. В результате этого вопросы об определении электронных путей, условиях их устойчивости п, особенно, тепловом лучеиспускании оказываются разрешимыми с помощью одного и того же допущения [ там же, стр. Наконец, об основной идее Бора Коссель пишет: Насколько неясно еще нам введение квантов в общепринятые законы, настолько же несомненна его необходимость, п блестящ успех именно этой попытки... Нельзя больше сомневаться в том, что квант действия является основой не только процессов, совершающихся в атоме, его обмена энергией, но представляет собою именно ту единицу, которая определяет собой все атомные размеры [ там же, стр. [46]
Используя модель Резерфорда, классическая физика дошла до пределов своих возможностей в объяснении свойств атома. Трудности, рассмотренные в конце предыдущей главы, ясно показали, что продвинуть нас в этом вперед могут только принципиально новые идеи, относящиеся к основам физики. Но трудности, вскрытые моделью Резерфорда, отнюдь не явились первым указанием на то, что в физике необходимы коренные изменения. В конце истекшего столетия успехи классической волновой теории света были омрачены затруднениями, сходными с теми, с которыми встретилась модель Резерфорда в отношении законов динамики. [47]
Из любого тела могут быть выделены электроны; радиоактивные атомы испускают электроны ж альфа-частички. 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. [48]
В простейшем - водородном - атоме только один электрон вращается, как планета, вокруг ядра. И кроме этого электрона, там некому быть строителем такой энергетической лестницы. В духе модели Резерфорда лестница разрешенных уровней энергии увиделась Бору как паутина дозволенных природой орбит. [49]
В действительности расхождение между ними еще глубже, чем нами пока указано. Из основных законов электродинамики необходимо следует, что вращающийся электрон должен излучать энергию; по мере убыли энергии электрон должен все ближе и ближе подходить к ядру. Но притяжение электрона ядром обратно пропорционально квадрату расстояния между ними, поэтому период обращения будет постепенно уменьшаться, а, следовательно, частота обращения v0 и частота излучаемого света будут постепенно возрастать. Спектральные линии, излучаемые сразу большим числом атомов, будут таким образом распределены по всему спектру - от красной до фиолетовой части, иными словами, линейчатого спектра не будет. Отсюда ясно, что модель Резерфорда бессильна не только объяснить число и распределение спектральных линий, но и объяснить с точки зрения законов электродинамики существование спектральных линий вообще. Такая система, если она подчиняется законам электродинамики, не может быть механически устойчивой и, следовательно, является невозможной. Это заключение применимо не только к водородному атому, но и ко всем другим нуклеарным системам с положительным ядром и системой вращающихся электронов. [50]