28172

ПОСТУЛАТЫ БОРА. КОМБИНАЦИОННЫЙ ПРИНЦИП

Доклад

Физика

В начале XX века установлено что всю совокупность спектральных линий атомарного водорода можно разбить на серии то есть на отдельные группы в пределах каждой из которых имеет место определенная закономерность в расположении и интенсивности спектральных линий. При из всего спектра атома выделяется определенная спектральная серия: соответствует серия Лаймана серия Бальмера серия Пашена серия Брэкета серия Пфунда и т. 2 Из комбинационного принципа Ритца вытекает следствие:...

Русский

2013-08-20

83 KB

17 чел.

62  ПОСТУЛАТЫ БОРА. КОМБИНАЦИОННЫЙ ПРИНЦИП

Экспериментальные исследования, проведенные в конце XIX – начале XX веков, показали, что спектры изолированных атомов имеют линейчатый характер, то есть состоят из отдельных узких спектральных линий. Каждому сорту атомов соответствует свой набор спектральных линий с определенными значениями частот. В начале XX века установлено, что всю совокупность спектральных линий атомарного водорода можно разбить на серии, то есть на отдельные группы, в пределах каждой из которых имеет место определенная закономерность в расположении и интенсивности спектральных линий.

Экспериментальные исследования, проведенные в широкой спектральной области излучения атомов водорода, позволили обобщить сериальные закономерности в виде (обобщенная формула Бальмера):  

,                                                         (1)

где  см-1 – постоянная Ридберга, 1, 2, 3,… ; , ,….

В соответствии с обобщенной формулой Бальмера могут быть рассчитаны волновые числа всех спектральных линий водорода.

При  из всего спектра атома выделяется определенная спектральная серия:

соответствует серия Лаймана,

- серия Бальмера,

- серия Пашена,

- серия Брэкета,

- серия Пфунда и т.д.

При  волновое число в пределах каждой спектральной серии стремится к , называемому границей серии. Волновое число головной линии спектральной серии определяется формулой  

В результате обобщения экспериментальных результатов (формула (1)) был сформулирован комбинационный принцип Ритца, согласно которому волновое число любой спектральной линии водородного спектра можно представить в виде разности двух членов типа , называемых спектральными термами:

.                                                        (2)

Из комбинационного принципа Ритца вытекает следствие: комбинация (сумма или разность) волновых чисел двух спектральных линий атома является также волновым числом спектральной линии того же атома.

С позиций классической электродинамики объяснить сериальные закономерности в спектрах атомов не представляется возможным. Необходимо было ввести в физику новые представления об испускании и поглощении атомами электромагнитного излучения.

Нильс Бор в своей теории увязал планетарную модель атома, эмпирически установленные закономерности в атомных спектрах и квантовые представления об излучении. В основу новой модели атома Н. Бор положил два сформулированных им в 1913 году постулата:

  1.  Атомы могут длительное время, не испуская и не поглощая энергии, находиться в определенных стационарных состояниях, энергии которых , , , … образуют дискретный спектр значений.
  2.  При переходе атома из одного стационарного состояния, с энергией , в другое, с энергией , происходит испускание или поглощение кванта излучения с частотой

.                                                        (3)

Здесь  - постоянная Планка.

На основе правила частот Бора (3) объясняет комбинационный принцип Ритца. Из (2) с учетом (3) получаем:

,

то есть . Тем самым раскрывается физический смысл спектральных термов: они характеризуют энергию атома в стационарных состояниях.

Квантовые постулаты Бора нашли непосредственное экспериментальное подтверждение в опытах Франка и Герца. Принципиальная схема установки показана на рисунке 1.

Основной частью установки является трубка, заполненная парами ртути при давлении           ~1 мм рт. ст. Внутри трубки размещены подогреваемый катод К, являющийся эмиттером электронов, сетка С и анод А. На сетку подается ускоряющий потенциал VC, между анодом и сеткой приложена задерживающая разность потенциалов VCA~0,5 В. В опыте изучалась зависимост силы тока в анодной цепи IA от ускоряющего потенциала .

Вид графика зависимости IA=f(VC) показан на рисунке 2. На графике зависимости IA=f(VC) для паров ртути наблюдалось несколько максимумов, отстоящих друг от друга на расстояние 4,9 В. Тот факт, что первый максимум обнаруживается при VC ~ 4,1 В, а не при 4,9 В, объясняется наличием контактной разности потенциалов, смещающей всю кривую влево без изменения расстояний между максимумами.

Такой ход зависимости IA=f(VC) объясняется тем, что вследствие дискретности энергетического спектра атомы могут принимать энергию только определенными порциями  E2E1 ,   E3E2  и т.д., где E1, E2, E3, …- энергии первого, второго, третьего и т.д. стационарных состояний атома. Пока энергия бомбардирующих атомы ртути электронов eVC меньше энергии, необходимой для перевода атома из основного состояния (с энергией E1) в первое возбужденное (с энергией E2), их соударения являются упругими. Когда электроны приобретают энергию eVCE2 - E1, их соударения с атомами сопровождаются передачей энергии атомам (неупругие соударения). Если энергии, оставшейся у электрона после столкновения с атомом, недостаточно для преодоления им задерживающего поля VC, электрон задерживается сеткой, а сила тока в анодной цепи резко уменьшается. Следовательно, для атомов ртути величина E1+ 4,9 эВ определяет его энергию в первом возбужденном состоянии с энергией Е2.

PAGE  2


K

C

G

Рисунок1 Принципиальная схема установки опыта Франка-Герца

Рис. 2. Зависимость анодного тока от потенциала на сетке

I A

U1

U2

U, в


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63032. Родина Капустяні 78.73 KB
  Мета: сформувати у школярів поняття про родиму Капустяні ознайомити їх із загальною характеристикою рослин цього виду основними представниками та основним середовищем існування; розвивати вміння логічно застосовувати наукову термінологію наукове мовлення...
63034. Исполнители на примере программы Квардратик 21.75 KB
  Сегодня мы с вами познакомимся с понятием исполнитель и поработаем в программе которая называется Квадратик. Также исполнителями у нас могут являться: телевизор это исполнитель он умеет выполнять команды...