Квантовые постулаты Бора

План:

1. Теория Н. Бора.

2. Квантовые постулаты Н. Бора.

Планетарная модель атома, Резерфорда – попытка применения классических представлений о движении тел к явлениям атомных масштабов. Она оказалась несостоятельной. Классический атом неустойчив. Электроны, движущиеся по орбите с ускорением, должны неизбежно упасть на ядро, растратив всю энергию на излучение электромагнитных волн (рис. 1.2.1).

Рис. 1.2.1. Неустойчивость классического атома.

В развитии представлений об устройстве атома в 1913 г. сделал выдающийся датский физик Н. Бор[4].

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия . В стационарных состояниях атом не излучает.

Сформулированный постулат противоречит классической механике (согласно которой энергия движущегося электрона может быть любой) и электродинамикой (так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн).

Рис. 1.2.2. Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения и испускания фотонов.

Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней, каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию (рис. 1.2.2). Механическая энергия электрона, движущегося по замкнутой траектории вокруг положительно заряженного ядра, отрицательна. Поэтому всем стационарным состояниям соответствуют значения энергии . При  электрон удаляется от ядра, т.е. происходит ионизация. Величина  называется энергией ионизации. Состояние с энергией  называется основным состоянием атома.

Второй постулат Бора (правило частот): при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией  в другое стационарное состояние с энергией  излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний:

где h – постоянная Планка ().

Отсюда можно выразить частоту излучения: .

Второй постулат Бора также противоречит электродинамике Максвелла, так как частота излучения определяется только изменением энергии атома и никак не зависит от характера движения электрона.

Теория Бора при описании поведения атомных систем не отвергла полностью законы классической физики. В ней сохранились представления об орбитальном движении электронов в кулоновском поле ядра. Исходя из этого теорию Бора иногда называют полуклассической.