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

33062. Співвідношення філософії та науки 15.18 KB
  Порівняння пізнавальних можливостей філософії і конкретних наук зясування місця філософії в систему людських знань має давні традиції в європейській культурі. Ще в античності Платон і Арістотель намагалися розмежувати особливості науки і філософії. При цьому теоретична міць філософії прагнення логічно обгрунтувати знання висловити його в теоретичній формі виявлялася несумірної з можливостями конкретних наук що давало підстави протягом довгих століть від Аристотеля до Гегеля вважати філософію наукою наук .
33063. Джерела, провідні ідеї та напрями філософії Стародавньої Індії 59.26 KB
  Джерела провідні ідеї та напрями філософії Стародавньої Індії Зародки філософського мислення Індії сягають у глибоку давнину середина І тис. Канонічним духовним джерелом Стародавньої Індії є Веди із їх назвою споріднено наше слово відати знати записані на листях пальми приблизно за 1. Таким чином вже у найдавніших духовних джерелах Стародавньої Індії йдеться про фундаментальні моральні ідеї про певне осмислення становища людини у світі про різні шляхи звільнення від кармінних законів долі найкращим з яких є шлях дійового...
33064. Канонічні джерела, провідні ідеї та напрями філософії Стародавнього Китаю 57.41 KB
  Давньокитайська філософія порівняно з давньоіндійською виглядає стрункішою, деталізованішою (аж до нумерології та побудови вичерпних систем комбінаторики подвійних символічних елементів світобудови) та більше зануреною у глибину суперечливого, парадоксального мислення.
33065. Натурфілософія 13.62 KB
  ntur природа філософія природи умоглядне тлумачення природи що розглядається в її цілісності що спирається на абстрактні поняття що виробляються в ході виникнення і розвитку філософії. фюсис природа або фюсиологами а перші філософські трактати як правило були присвячені дослідженню природи її пристрої трактати Про природу були написані і Фалесом і Гераклитом і Анаксимандром і Анаксименом і Парменидом. філософія ще не існувала окремо від пізнання природи а знання про природу окремо від філософії. У центрі уваги усієї...
33066. Філософія Сократа 15.29 KB
  Платон. Платон 427347 рр. Учень Сократа Платон у 397 р. Платон долає проблему що зафіксована Сократом завдяки створенню гіпотези про існування специфічних предметів відмінних від речей навколишнього світу.
33067. Філософія Середньовіччя, її особливості 19.96 KB
  Фома Аквінський спрямовує свої зусилля на розмежування суті того у що віримо і що знаємо. Фома описує Бога як першопричину і конечну мету сущого як “чисту форму†“чисту актуальність†або буття. Фома називає таке буття субстанцією. У своїх працях Фома розділяє догмати віри на такі що осягаються розумом Бог існує Бог єдиний душа людини безсмертна і такі що розумом не можуть бути осягнені творення світу трійця першородний гріх тощо.
33068. Основні напрями в середньовічній філософії /номіналізм та реалізм/ 15.02 KB
  Однією з особливостей середньовічної філософії є боротьба між реалістами та номіналістами. Слід зазначити, що реалізм у його середньовічному розумінні не має нічого спільного з сучасним значенням цього терміна. Реалізм - це вчення, згідно з яким об'єктивна реальність
33069. Гуманізм 14.01 KB
  Гуманізм епохи Відродження це сукупність навчань що представляють людини мислячої що вміє не тільки плисти за течією але і здатного пручатися і діяти самостійно. Саме гуманізм епохи Відродження проголосив інші принципи формування особистості. Гуманізм епохи Відродження прочинив цю завісу.
33070. Філософія Нового часу 17.08 KB
  Як і більшість мислителів Нового часу він вважав що завдання філософії створити новий метод наукового пізнання переосмислити завдання науки. Він вказував що правильно знати це знати опосередковано причинами і закликав застосовувати такі нові методи пізнання як індукція дедукція експеримент. Такий метод на думку Бекона мало придатний до пізнання. Усяке пізнання і усякий винахід повинні спиратися на досвід тобто повинні рухатися від вивчення поодиноких фактів до загальних положень.