§1 Классикалық теориялық физика
§3 Атомдық жүйелердегі квантталу
жүктеу/скачать 1,76 Mb.
|
Кванттық механика (лекция)
| §3 Атомдық жүйелердегі квантталу
Атомның Резерфорд моделінің қиындықтары. Біз жоғарыда жарықтың классикалық электромагниттік теориясы жаңадан жинақталған физикалық деректерді түсіндіруде қандай қиындықтарға жолыққаны жөнінде әңгімеледі. Бұл қиыншылық тек жарық теориясы жөніндегі мәселелермен ғана шектеліп қалған жоқ болатын. Классикалық физика өз заңдарын атом құрылысына қатысты мәселелерге қолдану кезінде бұдан да зор қарама-қайшылықтарға тап болды. Енді осы жөнінде қысқаша айтып өтелік. Шапшаң альфа-бөлшектердің өте жұқа алтын фольгадан шашырауын зерттей келе, ағылшын ғалымы Э.Резерфорд 1911 жылы атомның планетарлық моделін ұсынды. Бұл модель бойынша, атом оң зарядталған өте ауыр ядродан және оның маңында дөңгелек орбиталарда қозғалып жүрген теріс зарядталған жеңіл электрондардан тұратын. Зат құрылысын зерттеудегі тағы бір қол жеткізген ірі табыс заттардың жарық шығару спектрінің құрамында тұтас спектрлермен қатар, жіңішке спектрлік сызықтардың ашылуы еді. Мұндай спектр атом құрылысы туралы өте бағалы деректер беретін. Зерттеу барысында әрбір элементтің тек өзіне ғана тән спектр сызықтары болатындығы анықталды. Бір қарағанда тым күрделі, шым-шытырық шатасып жатқандай болып көрінетін спектр сызықтарын одан әрі байыптап зерттеу барысында оларды белгілі бір топтарға-серияларға бөлуге болатындығы байқалды. Ал бір серияға кіретін спектр сызықтарын қарапайым математикалық өрнекпен сипаттауға болатын. Сутегі атомының сызықтық спектріне сәйкес келетін толқын жиіліктері үшін мұны алғаш рет 1885 жылы гимназия оқытушысы Бальмер байқаған еді. Бұл бағыттағы келесі қадамды жасаған Ритц болды. Ол сутегі атомы үшін Бальмер сериясымен қатар одан кейінірек ашылған басқа да белгілі серияларды төмендегі жалпы өрнекпен сипаттауға болатынын көрсетті. (1.6) мұндағы n және m - бүтін оң сандар (m n), ал R - Ридберг тұрақтысы деп аталады. Бұл өрнектен дербес жағдайда, n=2 болғанда, Бальмер сериясын аламыз. Күрделі атомдар үшін мұндай қарапайым формула жазудың мүмкіндігі жоқ, бірақ спектр сызықтарына сәйкес келетін жиіліктердің арасында қандай да бір байланыс бар екені байқалады. Мәселен, егер қарастырып отырған спектрдің құрамына қандай да бір жиілік кіріп тұрса, онда ол жиіліктердің айырымы, не қосындысы да сол спектр құрамына кіреді. Дәлірек айтқанда, әрбір атомға спектрлік термдер деп аталатын сандар кестесін сәйкес қоюға болады. Онда байқалатын әрбір спектр сызығы осы термдер айырымы түрінде анықталады. Бұл тұжырым Ридберг-Ритцтіңкомбинациялық ережесі деп аталады. Әрине, мұндай заңдылықтардың байқалуы тегін емес еді, керісінше, бұл жағдай осы термдердің сол сәуле шығарып тұрған атомның ішкі құрылымымен тығыз байланысыт екенінің көрінісі болатын. Ал оны, әрине, теориялық тұрғыдан негіздеу қажет еді. Өкінішке орай, тәжірибеден алынған осы қарапайым эмпирикалық заңдылықтарды түсіндіруге классикалық физиканың шамасы жетпеді. Тіптен оның сыртында бұл теория Резерфорд атомының орнықтылығының өзін де түсіндіре алмайтын еді. Шындығында, классикалық электродинамика заңдарына сәйкес, ядро маңында үдей қозғалған электрон өзінен электромагниттік сәуле шығаруы тиіс. Мұндай сәуле шашудың нәтижесінде ол бірте-бірте өзінің энергиясын жоғалтып, ақырында ядроға барып құлап түсуі керек. Ал тәжірибе мүлдем кері нәтиже береді. Электрон ешқайда да құламайды, атом орнықты жүйе. Атомның орнықтылығын және оның сызықтық спектрінің болуын түсіндіруде классикалық физика дәрменсіз. жүктеу/скачать 1,76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|