A. Постулаты Бора

Постулаты Бора

Первым признал невозможность применения законов классической физики к атомам датский ученый Нильс Бор. Бор ввел элементы квантовой теории в модель атома Резерфорда и в 1913 г. создал неклассическую теорию атома. В основе этой теории лежала идея связать в единое целое три результата, полученные в физике к тому времени:

1) эмпирические закономерности линейчатого спектра атома водорода;

2) ядерную модель атома Резерфорда, не допускающую классического истолкования;

3) квантовый характер излучения и поглощения.

Для решения этой задачи Бор, сохраняя классический подход к описанию поведения электрона в атоме, выдвинул два постулата, которые называются постулатами Бора.

Сразу же заметим, что физический смысл этих постулатов не только не мог быть объяснен в классической физике, но, более того, находился в глубоком противоречии с классическим описанием движения электрона в атоме.

Подлинный смысл и значение постулатов Бора вскрылись позднее, после создания квантовой механики.

Первый постулат (постулат стационарных состояний): существуют стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает энергии. Этим стационарным состояниям соответствуют определенные стационарные орбиты, по которым движутся электроны. При движении по стационарным орбитам электроны не излучают электромагнитные волны, несмотря на ускоренное движение. В каждом стационарном состоянии атом обладает определенным квантованным значением энергии.

Второй постулат (правило частот): при переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается квант энергии.

Атомы излучают и поглощают энергию дискретными порциями — квантами, значение которых \(~W_0 = h \nu\) равно разности энергии тех стационарных состояний, между которыми происходит данный переход, т.е.

\(~h \nu_{kn} = W_{0k} - W_{0n}, \) или \(\nu_{kn} = \frac{(W_{0k} - W_{0n} )}{h},\)

где \(~\nu\) — частота излучения; \(~W_{0n}\) и \(~W_{0k}\) — энергии стационарных состояний.

Для объяснения эмпирических закономерностей в спектре атома водорода эти два постулата были дополнены правилом квантования орбит, которое иногда называют третьим постулатом Н. Бора.

Третий постулат (правило квантования орбит): в стационарном состоянии атома электрон, движущийся по круговой орбите, должен иметь квантованные (дискретные) значения момента импульса, которые удовлетворяют условию

\(m \upsilon r_n = n \frac{h}{2 \pi} = nh\)

где m — масса электрона, \(\upsilon\) — скорость электрона на n-й орбите, r_n — радиус стационарной орбиты, n = 1, 2, 3,... — номер орбиты электрона.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 576-577.