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