View
287
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
Краткая биография
Датский физик, член Датского королевского общества наук (с 1917 г.), его президент в 1939 г. Родился в Копенгагене. Окончил Копенгагенский университет (1908 г.). В 1911-1912 гг. работал под руководством английского физика Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, в 1912 - 1913 гг. - в лаборатории Э. Резерфорда в Манчестерском университете. С 1916 г. - профессор Копенгагенского университета и одновременно с 1920 г. - директор созданного им Института теоретической физики.Научные работы Бора, относящиеся к теоретической физике, вместе с тем заложили основы новых направлений в развитии химии.Создал (1913 г.) первую квантовую теорию атома водорода, в которой:показал, что электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а лишь по определенным квантовым орбитамдал математическое описание устойчивости орбит, или стационарного состояния атомапоказал, что всякое излучение либо поглощение энергии атомом связано с переходом между двумя стационарными состояниями и происходит дискретно с выделением или поглощением планковских квантовввел понятие главного квантового числа для характеристики электрона.Рассчитал спектр атома водорода, показав полное совпадение расчетных данных с эмпирическими. Построил (1913-1921 гг.) модели атомов других элементов Периодической системы, охарактеризовав движение электронов в них посредством главного n и побочного l квантовых чисел.
Нильс Бор. Его биография и вложения в науку.
(1921 .) , Заложил г основы первой физической теории Периодической системы элементов в которой связал периодичность свойств элементов с формированием электронных
. конфигураций атомов по мере увеличения заряда ядра Обосновал подразделение . групп периодической системы на главные и побочные Впервые объяснил подобие
.свойств редкоземельных элементов
(1918 .) . Сформулировал г важный для атомной теории принцип соответствия Многое , сделал для становления и интерпретации квантовой механики в частности предложил
(1927 .) . г имеющий большое значение для ее понимания принцип дополнительности . (1936 .) , Внес значительный вклад в ядерную физику Развил г теорию составного ядра
(1936 .) является одним из создателей капельной модели ядер г и теории деления ядер(1939 .), .г предсказал явление спонтанного деления ядер урана
- . Создал большую школу физиков теоретиков Член многих академий наук и научных. ( 1929 .). (1922 обществ Иностранный член АН СССР с г Нобелевская премия по физике
.).г
Постулаты Бора.Постулаты Бора.Модель атома водорода по Модель атома водорода по
Бору.Бору.
Постулаты БораПостулаты Бора
Нильс Бор1885-1962
:Первый постулат Бора атомная система может , находится только в особых стационарных или, , квантовых состояниях каждому из которых
соответствует определенная энергия En. В .стационарном состоянии атом не излучает
( Постулат находится в противоречии с классической механикой Энергия ), , . . движущихся электронов может быть любой с электродинамикой Максвелла т к
допускает возможность ускоренного движения без излучения электромагнитных.волн
: Второй постулат Бора излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с
меньшей энергией En. Энергия излученного фотона равна разности энергий .стационарных состояний
nkkn EEhv −=
h
E
h
E
h
EEv nknk
kn −=−=
При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в
, стационарное состояние с большей энергией при – излучении из стационарного с большей
энергией в стационарное состояние с меньшей.энергией
Второй постулат противоречит электродинамике, . . Максвелла т к частота излученного света
свидетельствует не об особенностях движения, .электрона а лишь об изменении энергии атома
Поглощение света – , .процесс обратный излучению, , Атом поглощая свет переходит из низших энергетический состояний в
. , высшие При этом он поглощает излучение той же самой частоты , которую излучает переходя из высших энергетических состояний в
.низшие
Поглощение света.
Модель атома водорода по БоруМодель атома водорода по Бору . Бор рассматривал простейшие круговые орбиты
r
eWp
2
−=
r
emvE
22
2−=
- потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром в . абсолютной системе единиц e – , модуль заряда электрона r –
.расстояние от электрона до ядра , Произвольная постоянная с точностью до которой определяется потенциальная
, .энергия принята равной нулюWp<0, так как взаимодействующие частицы имеют заряды противоположных
.знаковE=Eкин+Wp – .полная энергия атома
r
va сц
2
.. = - центростремительное ускорение по второму закону Ньютона .сообщает электрону на орбите кулоновская сила
r
eE
2
2
−=
r
e
r
e
mr
meE
22
222
−=−=
2
22
r
e
r
mv =mr
ev
22 =
Правило квантованияПравило квантования Из первого постулата Бора энергия может принимать только определенное
значение En.
, Электрон движется по круговой орбите то
меняютсянеорбитырадиусr
eимпульсамодульmv
−−
mvr – момент импульса в механике
[ ] сДж ⋅= - .Постоянная Планка
[ ] [ ]=⋅=⋅⋅=⇒ сДжмс
мкгmvrБор
, Бор предположил что произведение модуля импульса на радиус орбиты кратно .постоянной Планка
яквантованиправилоnгдеnmvr ,...3 ,2 ,1 , −==
Радиусы орбитРадиусы орбит
орбитрадиусыme
nr
nmrv
emrvn
2
2222
−=⇒
==
Радиусы боровских орбит меняются
дискретно с изменением числа n. Значения электронных орбит
:определяют :Наименьший радиус орбиты
eгme ;101,9 ; 28−⋅=
. 105
1 ,
92
2
1
1
водородаатомарадиуссмme
r
nгдеr
−⋅==
=
−
Размеры атома определяются квантовыми законами( радиус пропорционален квадрату постоянной
). , Планка Классическая теория не может объяснить почему атом имеет размеры порядка 10-8 .см
Энергия стационарных состоянийЭнергия стационарных состояний
. 2
22
орбитрадиусme
nrn −=
22
4
22
22
2
22
2
n
me
n
meeE
енергияr
eE
−=−=
−−=
- дискретные( ) прерывистые значения
энергий стационарных состояний атома( ).энергетические уровни
Низшее энергетическое состояниеНизшее энергетическое состояние
эВДжme
En 53,1310168,22
;1 132
4
1 −=⋅−=−== −
.Атом может находится сколь угодно долго
, 13,53 – Чтобы ионизировать атом водорода ему нужно сообщить энергию эВ .энергия ионизации
:Возбуждающий атом n=2, 3, 4, …
τ = 10-8с – время жизни в возбужденном состоянии. За время τ электрон успевает совершить около ста миллионов оборотов вокруг ядра.
(n+l) n l Атомные орбитали1 1 0 1s Первый период
2 2 0 2s Второй период
3 2 1 2p
3 0 3s Третий период
4 3 1 3p
4 0 4s Четвертый период
5 3 2 3d
4 1 4p
5 0 5s Пятый период
6 4 2 4d
5 1 5p
6 0 6s Шестой период
7 4 3 4f
5 2 5d
6 1 6p
7 0 7s Седьмой период
8 5 3 5f
6 2 6d
7 1 7p
8 0 8s Начало восьмогопериода
Излучение светаИзлучение света
−=
−=−=
22223
4 1111
4 knR
kn
me
h
EE nkkn
πν
:Возможные частоты излучения атома водорода
где 3
4
4 πme
R = - постоянная Ридберга R = 109737,316 см-1.
Теория Бора приводит к количественному согласию с экспериментом для значений, . частот излучаемых атомом водорода Все частоты излучений атома водорода
, образуют ряд серий каждому из которых соответствует определенное значение числа n и различные значения k > n.
Спектральные серии водородаСпектральные серии водорода Серия Лаймана – 1906 . открыл в г Теодор.Лайман Данная серия образуется при переходах
электронов с возбуждённых энергетических уровней на первый в спектре излучения и с .первого уровня на все остальные при поглощении
Серия Бальмера – 1885 . открыл в г Иоганн. Бальмер Данная серия образуется при переходах
электронов с возбужденных энергетических уровней на второй в спектре излучения и со второго уровня на все вышележащие уровни при
.поглощении Серия Пашена – 1908 . открыл в г Фридрих. Пашен Данная серия образуется при переходах
электронов с возбужденных энергетических уровней на третий в спектре излучения и с третьего уровня на все вышележащие уровни при
.поглощении
Афоризмы Н. Бора .Высшая музыкальность в области мысли
- , , , Есть два вида истины тривиальная которую отрицать нелепо и глубокая для - .которой обратное утверждение тоже глубокая истина
, .Не наше дело предписывать Богу как ему следует управлять этим миром - . Противоположность правильного высказывания ложное высказывание Но
.противоположностью глубокой истины может быть другая глубокая истина, , . , Разумеется я не верю что подкова приносит удачу Но я слышал что она
, .помогает независимо от того верят в нее или нет - , .Трудно что либо предвидеть а уж особенно будущее - , Эксперт это человек который совершил все возможные ошибки в очень узкой
.специальности , .Эта теория недостаточно безумна чтобы быть верной
, - .Ясность и истина не совпадают но ясность дополнение к истине
Recommended