Уровни - энергия - атом - водород
Cтраница 2
Этот результат в точности совпадает с выражением для уровней энергии атома водорода, которое мы получили в разделе 34.4. Там это выражение получилось из экспериментальных работ спектроскопистов. Оно выражает энергетические состояния водорода, которые приводят к наблюдаемым спектральным линиям испускаемого и поглощаемого света. [16]
На рис. 4.97, в горизонтальными линиями графически представлены уровни энергии атома водорода; вертикальные линии показывают переходы с одного уровня на другой. [17]
Таким образом, можно заметить некоторые сходства и различие между схемой уровней энергии атома водорода и распределением элементов в периодической системе Менделеева. Если пронумеровать все состояния атома водорода по возрастающим значениям энергии, то соответствующие им квантовые числа п, /, т и 5 будут аналогичны квантовым числам п, /, / и т /, которые определяют положение электронов в сложных атомах. Различия в этих схемах вызваны взаимодействием между электронами, которое отсутствует в атоме водорода, аналогия же обусловлена корпускулярно-волновыми свойствами электронов и общей упорядочивающей тенденцией, направленной ( у сложных систем) к созданию структур с наименьшей возможной энергией. [18]
 |
Уровни возбуждения атома водорода. [19] |
На рис. 3 - 1 прямыми линиями, находящимися на определенных расстояниях, условно показаны уровни энергии атома водорода при различных степенях возбуждения. Нижней первой линии условно приписан уровень, равный нулю, что соответствует нормальному состоянию атома. [20]
Все это хорошо видно на диаграмме состояний атома Li на рисунке 18.1 ( пунктиром отмечены уровни энергии атома водорода. [21]
Зависимость энергии от орбитального квантового числа составляет принципиальное отличие уровней энергии атомов щелочных металлов от уровней энергии атома водорода. [22]
Частоты электромагнитных колебаний, которые могут излучаться атомом водорода, рассчитанные по полученному чисто теоретическим путем соотношению (1.6), точно совпадают с частотами, известными из опытных данных. На рис. 3 показаны изменения уровней энергии атома водорода, отвечающих тому или другому положению электрона. [23]
Предположение, высказанное при обсуждении уравнений (3.5), оказывается чрезвычайно плодотворным. На рис. 3.13 представлена диаграмма, указывающая, какие уровни энергии атома водорода соответствуют этим уравнениям. [24]
Конечно, обычно для обозначения всех понятий используют более научный язык. Например, значения энергии, которой обладает атом, указывают на вертикальной шкале и называют уровнями энергии. На рис. 15 - 7 представлена схема уровней энергии атома водорода. [25]
Например, можно считать, что они стимулируют спонтанное излучение возбужденного атома. Они же отвечают за лэмбовский сдвиг 2Р1 / 2 - 25f1 / / 2 уровней энергии атома водорода. [27]
В главе 34 сведения о волнах вещества находят конкретное приложение к изучению строения атома. Рассмотрение опытов Франка и Герца доказывает существование дискретных уровней энергии в атомах. Существование внутренних энергетических состояний дополнительно подтверждается рассмотрением спектров испускания и поглощения. Довольно подробно анализируются уровни энергии атома водорода. Установление того факта, что уровни энергии можно представлять себе как картины стоячих волн, подводит учащихся к пониманию того, что для описания строения простого атома важны как волновые, так и корпускулярные характеристики. [28]
Представление о том, что энергия может передаваться от одной системы к другой только дискретными порциями, а не непрерывно, возникло на основании наблюдений над взаимодействием вещества с излучением и над поведением твердых тел при низких температурах. Экспериментальные доказательства этой точки зрения были получены при исследовании излучения абсолютно черного тела, фотоэлектрического эффекта, комптоновского рассеяния, атомных спектров ( особенно спектра атомарного водорода) и тепло-емкостей твердых тел. Первые квантовые расчеты принадлежали Планку, который вывел закон распределения излучения абсолютно черного тела. Первыми квантовомеханическими расчетами, в которых идея квантования была применена к механическим системам, являются расчеты уровней энергии атома водорода, выполненные Бором. В 1926 г., когда Шредингер предложил свое уравнение, а Гайзенберг - матричную механику, старая квантовая теория была заменена новой квантовой механикой. За этим последовал полный пересмотр классической физики, было дано теоретическое обоснование корпускулярно-волнового дуализма материи. Дирак ввел в квантовую механику теорию относительности, и в настоящее время релятивистская квантовая механика является составной частью квантовой электродинамики и квантовой теории поля. [29]
В этом разделе мы привели пример, позволяющий судить о том, как развивается наука. На основании широкой применимости законов классической механики и электродинамики ученые, естественно, решили, что эти же законы без изменения можно применить и к атому. По существу это было экстраполяцией, так как законы были выведены для макроскопических тел. Но, с другой стороны, если законы, описывающие движение планет, описывают и движение теннисного мяча, то почему бы их не применить к движению электронов. Многие экспериментальные факты отрицали возможность этого, но физики надеялись, что будет найден путь для объяснения этих фактов в рамках известных ( и казавшихся неопровержимыми) законов. Хотя Бор в конце концов отказался от традиционных представлений, он все же в какой-то мере руководствовался ими, предлагая произвести только те изменения, которые были необходимы для объяснения противоречивых фактов. Вероятно, наиболее примечательно то, что основным оружием Бора в борьбе за его теорию был точный математический расчет уровней энергии атома водорода, хотя его модель теперь отвергается полностью. [30]
Страницы: 1 2