2015-04-12
902
Квазисерпімді күштің әсерінен бір өлшемді тербеліс жасайтын бөлшекті гармониялық осцилятор деп аталады. Бұл бөлшектің потенциалдық энергиясы келесі формуламен анықталды:
Гармониялық осцилятор үшін Шредингер теңдеуі келесі түрде жазылады:
Дифференциалдық теңдеулер теориясынан жоғарыдағы теңдеудің шешімі 
келесі мәндерінде шекті, бірмәнді және үздіксіз болатыны дәлелденген:
,
мұндағы: 
Суретте гармониялық осцилятордың энергетикалық деңгейлерінің схемасы көрсетілген. Ең аз мүмкін энергияның мәні 
Бұл энергияны нольдік энергия деп атайды.
Абсолют ноль Кельвинде гармониялық осциляторлар тепе-теңдік күйінің айналасында нольдік тербеліс жасайды.
Атомдық физика
Атомның құрылысын және сәуле шығару спектрін зерттейтін физиканың бөлімін атомдық физика деп атайды
Ағылшын ғалымы Томсон атомның келесі моделін ұсынды. Бұл модель бойынша атом өлшемдері 10-10м шамасындағы оң зарядталған сфера деп қарастырылады. Осы оң зарядталған сфераның ішінде заряды осы сфераның оң зарядына тең электрондар орналасқан. Томсонның моделі атомның кейбір қасиетін түсіндіргенмен оның көптеген қасиеттерін түсіндіріп бере алмады.
|
|
|
Резерфордың планетарлық моделі
| Резерфордтың тәжірибесі. Резерфорд металл фольгаларды (алтын, күміс)  -бөлшектермен атқылады.
Суреттегі  -бөлшектің көзі, Д-диафрагма, Ф - металл фольга, М - -бөлшектерін тіркейтін құрал.
- бөлшектің массасы сутегі атомының массасынан шамамен 4 есе үлкен, ал заряды 2 оң элементар зарядқа тең.
 .
|
Қазіргі кезде -бөлшегінің гелий атомының ядросы екені белгілі. Бұл тәжірибе барысында Резерфорд кейбір -бөлшектердің 900 және одан да үлкен бұрыштарға ауытқитынын байқайды. Резерфордтың түсіндіруінше -бөлшектерді үлкен бұрыштарға ауытқытатын атомдағы бір жерге шоғырланған оң зарядтар болып табылады.
-бөлшек пен атомның өзара әсерлесу энергиясы келесі өрнекпен анықталады:
.
-бөлшек пен атомның өзара әсерлесуін сипаттайтын Резерфорд формуласы:
мұндағы: 
- -бөлшектің шашырауының дифференциалдық эффективтік қимасы, 
-бөлшектердің ағыны, яғни бірлік бетке бірлік уақытта түсетін - бөлшектердің саны.
Берілген шашыратушы зат үшін -бөлшектердің берілген энергиясында және ағынында:
|
|
|
Атомдағы оң зарядтардың, яғни протондардың саны сол элементтің Менделеев кестесіндегі реттік номеріне тең, 
.
Химиялық элементтің реттік номері сол элементтің атомындағы протондар мен электрондар санын көрсетеді.
Атомның ядролық моделі
Резерфорд осы тәжірибесін қорытындылай келе атомның ядролық моделін ұсынды. Бұл модель бойынша атомдағы барлық оң зарядтар және атомның барлыққа дерлік массасы кішкене көлемде – атом ядросында жинақталған. Ядроның өлшемі шамамен 10-14 
10-15м. Осы ядроны айнала жалпы заряды ядро зарядына тең электрондар қозғалады. Атомның өлшемдері шамамен 10-10 м.
 Суретте сутегі атомының
моделі көрсетілген
| Бұл модель Күн жүйесіндегі планеталардың орналасуына ұқсас болғандықтан ядроның планетарлық моделі деп аталады. Резерфорд моделінің кемшіліктері: 1) бұл модель атомның тұрақтылығын түсіндіріп бере алмады. 2) бұл модель атом шығаратын сызықтық спектрлерді түсіндіріп бере алмады. |
Сутегі атомының спектрлері
Швейцар ғалымы Бальмер сутегі атомының сәуле шығару спектрін зерттей отырып, келесі заңдылықты ашты.
Бұл заңдылық Бальмер сериясы деп аталады:
,
мұндағы: 
-толқындық сан, 
- Ридберг тұрақтысы, 
Бальмер сериясы 
жиілік арқылы келесі түрде жазылады:
.
Кейінгі тәжірибелер көрсеткендей сутегі спектрінде тағы да бірнеше спектрлер бар. Соның ішінде Лайман сериясы спектрдің ультракүлгін бөлігінде, ал басқа сериялар инфрақызыл бөлігінде жатады.
- Лайман сериясы, 
- Пашен сериясы, 
- Брэкет сериясы, 
- Пфунд сериясы, 
- Хэмфри сериясы, 
мұндағы: 
- Ридберг тұрақтысы.
Сутегі атомының барлық спектрлерін бір формуламен беруге болады. Бұл формула Бальмердің біріккен сериясы деп аталады:
мұндағы: 
Кез-келген атомның сәуле шығару сызықтық спектрін екі функцияның айырмасы түрінде беруге болады. Бұл функциялар терм деп аталады.
мұндағы: 
