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

16 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

34459. Искусство Западной Европы ХVII века. Своеобразие испанской культуры ХVII в. Творчество Д.С. Веласкеса 18.46 KB
  Веласкеса Со второй половины XV в. Самый замечательный художник золотого испанского века Диего Родригес де Сильва Веласкес 1599 1660. Веласкес севильянец учился у Пачеко. Интересно что у Веласкеса типичнейшего испанца почти отсутствуют произведения на религиозные сюжеты а те которые он избирает трактуются им близко к бодегонес как жанровые сцены Христос в гостях у Марии и Марфы.
34460. Искусство Западной Европы ХVII века. Своеобразие исторического пути Франции ХVII в. Н. Пуссен – основоположник классицизма в живописи 19.64 KB
  Творчество замечательного рисовальщика и гравера Жака Калло 1593 1635 завершавшего свое образование в Италии явно испытало заметное влияние итальянского искусства. На творчестве Луи Ленена 1593 1648 отчетливо прослеживается влияние голландского искусства художник изображает крестьян без пасторальности без сельской экзотики не впадая в слащавость и умиление. Основой теории классицизма был рационализм опирающийся на философскую систему Декарта предметом искусства классицизма провозглашалось только прекрасное и возвышенное этическим и...
34461. Развитие бытового жанра в Англии ХVIII в. У. Хогарт. Влияние идей просветителей на портрет и пейзаж середины и второй половины ХVIII в. Английская школа портрета Дж. Рейнольдс. Т. Гейнсборо 18.89 KB
  Гейнсборо. Томас Гейнсборо 1727 1788 второй великий портретист XVIII столетия. В английской живописи эпохи Просвещения Рейнолдс и Гейнсборо выражают как бы две стороны просветительской эстетики: рационалистическую и эмоциональную. Для формирования Гейнсборо проведшего свою юность и молодость в провинции и сохранившего глубокую любовь к природе своего края старые мастера за исключением разве ван Дейка не имели такого значения как для Рейнолдса.
34462. Развитие искусства Италии в ХVIII в. Италия. Творчество Д.Б.Тьеполо. Развитие пейзажа (А. Каналетто, Т. Гварди) 17.04 KB
  был Джованни Баттиста Тьеполо 1696 1770 последний представитель барокко в европейском искусстве. Тьеполо автор гигантских росписей как церковных так и светских в которых архитектура природа люди звери сливаются в одно декоративное целое в единый декоративный поток. У Тьеполо был огромный декоративный дар и высокая колористическая культура как правило вообще присущая венецианским художникам. В одном из полотен для палаццо Дольфино в Венеции Триумф Сципиона особенно наглядно видно как умел и любил Тьеполо писать триумфальные...
34463. Творчество Ж.Л. Давида. Ж.Д. Энгр и формирование принципов неоклассицизма 18.99 KB
  В преддверии Великой французской революции в живописи Франции появляется Жак Луи Давид 1748 1825. Познакомившись с памятниками античности испытав влияние трудов Винкельмана и живописи немецкого классицистического художника Рафаэля Менгса Давид находит свой путь. Так выкристаллизовывался новый стиль и Давид в своей картине Клятва Горациев 1784 1785 выступил его глашатаем.
34464. Эстетическая программа романтизма. Романтизм во Франции. Творчество Т. Жерико и Э. Делакруа. Романтизм в Германии. Творчество Ф.О. Рунге и К.Д. Фридриха 19.64 KB
  Делакруа. Энгр непримиримый враг романтиков до конца жизни говорил что Делакруа пишет бешеной метлой а Делакруа обвинял Энгра и всех художников Школы в холодности рассудочности в отсутствии движения в том что они не пишут а раскрашивают свои картины. Об этом говорят и темы экзотического Востока и иллюстрации к Байрону и Шелли и Охота на львов и портрет 20летнего Делакруа. Истинным вождем романтизма стал Эжен Делакруа 1798 1863 сын бывшего члена революционного Конвента Его первые работы Ладья Данте и...
34465. Реализм в искусстве Франции второй половины ХIХ века. Пейзаж барбизонской школы. Крестьянский жанр Ф. Милле 17.83 KB
  Одно время работал в Барбизоне Жан Франсуа Милле 1814 1875. Родившийся в крестьянской среде Милле навсегда сохранил связь с землей. Крестьянский мир основной жанр Милле.
34466. Искусство импрессионизма. История возникновения группировки импрессионистов и эстетическая платформа. Живописная система импрессионистов. Основные представители течения 14.24 KB
  Искусство импрессионизма. Импрессионизм франц. предопределил направленность импрессионизма и который также и в 1870 80е гг. Название импрессионизм возникло после выставки 1874 на которой экспонировалась картина К.
34467. Искусство постимпрессионизма. Особенности изобразительного языка. Основные представители течения (Поль Сезанн, Винсент Ван Гог, Поль Гоген) 21.89 KB
  Основные представители течения Поль Сезанн Винсент Ван Гог Поль Гоген Художники которых в истории искусства именуют постимпрессионистами Сезанн Ван Гог и Гоген не были объединены ни общей программой ни общим методом. затем уехал в родной Прованс г. Постимпрессионистом называют и великого голландца Винсента Ван Гога 1853 1890 художника воплотившего душевную смятенность современного человека. Только после 30 лет Ван Гог целиком посвящает себя живописи.