Корпускулярно волновой дуализм. Теория атома водорода

1. Корпускулярно волновой дуализм. Теория атома водорода. Постулаты Бора Для ЭМ-волн характерно проявление двойственной природы:

при распространении ЭМВ
проявляют волновые свойства (дифракция, интерференция, отражение), а при
взаимодействии с веществом ведут себя как частицы (корпускулы-лат.)-фотоэффект,
давление света. Поэтому принято считать, что для объектов микромира характерно
проявление корускулярно-волнового дуализма.( к-в-д)
Доказательство:
Дж. Томсон: дифракция электронов на золотой пластине λе= λб
Фабрикант: Дифракция электронов на щели при малой интенсивности носит
статистический вероятностный характер
Гипотеза Луи де-Бройля: для любой микрочастицы характерно проявление К-В-Д
свойств
р
р
б
B
h
p

2.

По классической механике, если известны v0 и х0 для
микрочастицы, то найдётся v и х , траектория. По квантововолновой теории света невозможно зная v0 и х0 точно найти v
и х , так как движение микрочастицы носит вероятностный
характер. Неточность одновременного определения волновых и
квантовых параметров любой микрочастицы справедливо
записать в виде соотношения неопределённостей
Гейзенберга : 1) - произведение неопределённости
координаты частицы на неопределённость её импульса
не меньше постоянной Планка.
у p h

3.

Нобелевский лауреат, один из руководителей германского "Уранового
проекта" Вернер Гейзенберг , мечтавший о появлении на свет
«арийской атомной бомбы», открывший свой знаменитый Принцип
неопределенности, из которого получалось, что мир принципиально
непредсказуем, стало быть, никакой предопределенности в нем нет.
2) произведение неопределённости энергии частицы на
интервал времени определения Е не меньше
постоянной Планка.
Например, если ▲t→0, то ▲E→∞ . Аналогично , ▲p→0, то
▲y→∞
такая погрешность координаты означает , что
точно определён импульс протяжённой волны .
у p h
E t h

4.

Опыт Резерфорда - планетарная модель атома
Потенциальная энергия взаимодействия частиц с ядром
Ze2e
Ek k
r R ÿä 2.3 10 14 ì
r

5. Планетарная модель не позволяет объяснить устойчивость атома – ведь электроны двигаясь по круговой орбите с центростремительным

ускорением излучают энергию .
Энергетическая катастрофа→Постулаты Нильса Бора:
1) Существуют особые стационарные орбиты , двигаясь по
которым электрон не излучает ЭМВ
датский физик,
лауреат Нобелевской премии,
«ОТЕЦ» ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ. В 1920 году Бор
основал Институт теоретической
физики в Копенгагене и руководил этим
институтом до конца своей жизни

6. Дискретные значения принимает не только энергия фотонов, но и энергия электронов, их радиус орбит, скорость движения по орбите.

Квантуется даже
момент импульса электронов.
Квантование орбит
Для плавного замыкания симметричной кривой
по орбите: на длине окружности каждой
стационарной орбиты укладывается число n
длин волн
2 R
n, n Z ,
h
2 R
B
Á
îòñþäà : (1)
n
h
h
me e
m
B
e e
me e
ke2
,
ke
R
m 2
R
,
ke2
k 2e4
m 2 2
m 2
( 2) r
2
n
2
m R n
m ke n
2
ke
2
.
m
n
2
n 2 2
R
0.53 10 10 ì , åñëè _ n 1
e
2
me ke
(3)
ke2
2.2 106 ì / ñ, åñëè _ n 1
n
Квантование моментов
импульса электрона
Из (1) следует, что
me e Re
Энергия электрона в атоме по ЗСЭ:
E Ek E p
nh
2
Le n,
Les
Квантование энергии
2
E
me 2 ke2
2
Re
k 2 me e 4 1
En
2
2 2
n

7. 2) постулат Бора: излучение света атомом происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ек в

состояние с
меньшей энергией Еп. Энергия излучённого фотона равна разности
энергий:
2 Ek En
Выразим часоту:
kn
1
1
R 2 2
m
n
kn
k 2 me e 4 1
1
(
)
3
2
2
4
n m
15
, где R 3.29 10 Гц наз-ют постоянной Ридберга.