Н. Бор (1885-1962)

Противоречие разрешил в 1913 г.ученикРезерфорда датский физик Нильс Бор (Нобелевская премия по физике, 1922), разработав квантовую модель строения атома на основе квантовой теории излучения и поглощения света, созданной Максом Планком (Нобелевская премия по физике, 1918)и Альбертом Эйнштейном (Нобелевская премия по физике, 1921).

При этом Бору удалось объяснить ирассчитать теоретически линейчатые спектры испускания атомов водорода, а также серии линий в рентгеновских спектрах элементов.

Наибольшее значение имели работы немецкого физика-

теоретика М. Планка по термодинамической теории излучения, приведшие его к полуэмпирическому установле-

нию формулы распределения энергии в спектре электро-

магнитного излучения абсолютно чёрного тела (закон

излучения Планка), которая была доложена им на засе-

дании Берлинского физического общества. А спустя два

М.Планк (1858-1947) месяца (14 декабря 1900 г.) Планк продемонстрировал вывод этой формулы, основанный на предположении, что энергия осциллятора есть целое кратное величины hv, где v - частота излучения, a h — новая универсальная постоянная, названная Максом Планком элементарным квантом действия (сейчас - это постоянная Планка). Введение этой величины было началом эпохи новой, квантовой физики.

Нильс Бор выдвинул предположение, что атом водорода (система протон-электрон) может находиться только в определенных стационарных энергетических состояниях (электрон – на определенных орбитах), причем одно из

них соответствует минимуму энергии и является основным (невозбужденным). Испускание или поглощение атомом энергии может происходить, согласно теории Бора, только при переходах электрона из одного энергетического состояния в другое (с одной орбиты на другую).

На основании этого Бор сформулировал свои постулаты:

1. Электрон в атоме находится в «стационарном» состоянии (движется по стационарной орбите) и никакой энергии не излучает.

2. Будучи выведенным из стационарного состояния (переведенным на другую орбиту), электрон, возвращаясь, излучает квант света hn = Е₂ - Е₁.

3. Электрон в атоме может находиться только на тех «разрешенных» орбитах, для которых момент количества движения (mvr) принимает некие дискретные значения, а именно mvr = nh/2p, где n - целое число 1, 2, 3…

Заряд ядра оказался важнейшей характеристикой атома. В 1913 г. было показано, что заряд ядра совпадает с номером элемента в таблице Менделеева.

Н. Бор писал: «С самого начала было ясно, что благодаря большой массе ядра и его малой протяженности в пространстве сравнительно с размерами всего атома, строение электронной системы должно зависеть почти исключительно от полного электрического заряда ядра. Такие рассуждения сразу наводили на мысль о том, что вся совокупность физических и химических свойств каждого элемента может определяться одним целым числом...».

Теория Бора позволяла очень точно вычислить положение линий в спектре испускания атомарного водорода. Однако она не могла предсказать соотношение интенсивностей линий даже в этой простейшей системе.

Для систем, содержащих более одного электрона, например атома гелия, теория Бора уже не давала точных значений спектральных линий.

Поэтому в 1923-26 г.г. Луи де Бройлем (Франция), ВернеромГейзенбергом (Германия) и Эрвином Шрёдингером (Австрия) была разработана новая теория квантовой (волновой) механики, за что они соответственно в 1929, 1932 и 1933 годах были удостоены Нобелевских премий по физике.