[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.W tym czasie, na początku 1913 roku, Bohr był jużprzekonany, że częścią rozwiązania problemu jest stała Plancka h, którą należy wprowadzić dorównań opisujących atom.Model Rutherforda zawierał tylko dwie podstawowe stałe - ładunekelektronu e oraz masy cząstek tworzących atom.%7ładna kombinacja masy i ładunku nie mogła daćwielkości o wymiarze długości, co oznaczało, że model Rutherforda nie miał naturalnej" jednostkidługości.Jednak gdy do tego wszystkiego dołoży się działanie h, można utworzyć wielkość, którama wymiar długości i daje pojęcie o rozmiarach atomu.Wyrażenie h/me2 ma wymiar długości i-10wynosi około 20 x 10 m, co było dostatecznie zbliżone do wyników innych badań, m.in.eksperymentów z rozpraszaniem, aby przekonać Bohra, że teoria atomu musi zawierać stałą h.Szereg Balmera uzmysłowił mu, gdzie h ma swoje miejsce.W jaki sposób atom może wytworzyć ostrą linię widmową? Przez emisję lub absorpcjępromieniowania o ściśle określonej częstości v.Energia jest związana z częstością poprzez stałąPlancka (E = hv), więc jeśli elektron w atomie emituje kwant energii hv, jego własna energia musisię zmienić dokładnie o tę samą wielkość E.Bohr powiedział, że elektron pozostaje na orbicie"wokół jądra atomowego, ponieważ nie może promieniować energii w sposób ciągły, ale możewypromieniować (lub zaabsorbować) cały kwant energii - foton - i przeskoczyć z jednego poziomuenergii (jednej orbity) na inny.Ten pozornie prosty pomysł jest wielką herezją wobec klasycznychreguł.Wystarczy wyobrazić sobie Marsa, który nagle przeskakuje ze swojej orbity na orbitę Ziemi,przy okazji emitując w przestrzeń impuls energii (w tym wypadku byłaby to fala grawitacyjna), abyzdać sobie sprawę, że porównanie atomu do Układu Słonecznego jest mało adekwatne.Znacznielepiej jest myśleć o atomie w kategoriach stanów elektronowych, którym odpowiadają różnepoziomy energii.Przeskok z jednego stanu do innego może zachodzić w obu kierunkach, zarówno w dół, jak i wgórę drabiny poziomów energii.Jeżeli atom absorbuje światło, to energia kwantu jest zużyta naprzeniesienie elektronu na wyższy poziom energii (na wyższy szczebel drabiny).Jeżeli następnieelektron spadnie z powrotem na poprzedni poziom, to atom wyemituje dokładnie taką samą ilośćkwadratów (32,42 , 52 , 62), a mianownik przez różnice kwadratów (32 - 22, 42 - 22 itd.).43 energii hv.Tajemnicza stała 36 456 x 10-5 we wzorze Balmera mogła być teraz wyrażona poprzezstałą Plancka, co pozwoliło Bohrowi obliczyć energie dozwolonych" poziomów elektronowych watomie wodoru.Doświadczalnie mierzone częstości linii promieniowania zinterpretowano jakoróżnice energii pomiędzy tymi poziomami energii18.Wodór wyjaśnionyPrzedyskutowawszy rezultaty swej pracy z Rutherfordem, Bohr opublikował swoją teorię w seriipublikacji w 1913 roku.Teoria sprawdziła się bardzo dobrze dla wodoru i wydawało się, że możnają rozszerzyć i zastosować również do bardziej skomplikowanych atomów.We wrześniu Bohr wziąłudział w osiemdziesiątym trzecim dorocznym posiedzeniu British Association for the Advancementof Science19 i przedstawił swoje wyniki przed-audytorium, w którym obecnych było wielu spośródnajwybitniejszych fizyków atomowych.Referat został na ogół bardzo dobrze przyjęty, a JamesJeans (współodkrywca prawa Rayleigha-Jeansa) określił teorię Bohra jako pomysłową,sugestywną i przekonującą; dzięki posiedzeniu nawet nieliczni niedowiarkowie (m.in.J.J.Thomson) przynajmniej dowiedzieli się o wynikach prac Bohra.Trzynaście lat po desperackim wprowadzeniu przez Plancka kwantu do teorii światła Bohrwprowadził kwant do teorii atomu.Do powstania prawdziwej teorii kwantowej potrzeba byłonastępnych trzynastu lat mozolnego postępu - jeden krok w tył na każde dwa kroki w przód, aczasem dwa kroki w tył na każdy krok do przodu, który wydawał się ruchem we właściwymkierunku.Atom Bohra był hybrydą pomysłów kwantowych i klasycznych, pomieszanych ad hoc dlautrzymania modelu.Teoria przewidywała znacznie więcej linii widmowych, niż rzeczywiście możnazobaczyć, obserwując promieniowanie różnych atomów, więc konieczne było wprowadzeniearbitralnych reguł zakazujących" niektórych przejść pomiędzy różnymi stanami atomu.Dladopasowania modelu do danych doświadczalnych różnym stanom zostały przypisane nowewłasności - liczby kwantowe - również ad hoc, bez trwałej teoretycznej podstawy, która bytłumaczyła, dlaczego są one konieczne albo dlaczego niektóre przejścia są zakazane.W tymstanie rzeczy, w rok po ogłoszeniu przez Bohra jego pierwszego modelu, porządek europejskirunął na skutek wybuchu pierwszej wojny światowej.Jak w każdej innej dziedzinie życia, wybuch wojny nieodwracalnie zmienił także oblicze nauki,która już nigdy nie miała odzyskać swego przedwojennego stylu.Tradycyjna łatwość, z jakąnaukowcy mogli przed wojną nawiązywać kontakty, przemieszczać się z ośrodka do ośrodka i z18Jednostki energii, których używamy na co dzień, są niezbyt wygodne w pracy z elektronami w atomach,gdyż są o wiele za duże.Znacznie lepszą jednostką jest wprowadzony w 1912 roku elektronowolt (eV),równy ilości energii, którą elektron zyskuje przy przejściu przez różnicę potencjału jednego wolta.Wprzeliczeniu na bardziej znane jednostki elektronowolt wynosi 1,602 x 10"'9 dżula, przy czym jeden watwynosi jeden dżul na sekundę.Typowa żarówka zużywa około 100 watów, co w jednostkach atomowychwynosi 6,24 x 1020 elektronowoltów na sekundę.Znacznie większe wrażenie wywołam, gdy powiem, że mojalampa zużywa sześć i ćwierć setki miliardów miliardów elektronowoltów na sekundę niż trywialne sto watów.Energie przejść elektronowych w atomach, odpowiedzialnych za linie widmowe, są rzędu kilku eV - dowyrzucenia elektronu poza atom wodoru wystarczy raptem 13,6 eV.Energie cząstek wytwarzanych wprocesach radioaktywnych sięgają milionów eV (MeV) [ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl matkasanepid.xlx.pl
.W tym czasie, na początku 1913 roku, Bohr był jużprzekonany, że częścią rozwiązania problemu jest stała Plancka h, którą należy wprowadzić dorównań opisujących atom.Model Rutherforda zawierał tylko dwie podstawowe stałe - ładunekelektronu e oraz masy cząstek tworzących atom.%7ładna kombinacja masy i ładunku nie mogła daćwielkości o wymiarze długości, co oznaczało, że model Rutherforda nie miał naturalnej" jednostkidługości.Jednak gdy do tego wszystkiego dołoży się działanie h, można utworzyć wielkość, którama wymiar długości i daje pojęcie o rozmiarach atomu.Wyrażenie h/me2 ma wymiar długości i-10wynosi około 20 x 10 m, co było dostatecznie zbliżone do wyników innych badań, m.in.eksperymentów z rozpraszaniem, aby przekonać Bohra, że teoria atomu musi zawierać stałą h.Szereg Balmera uzmysłowił mu, gdzie h ma swoje miejsce.W jaki sposób atom może wytworzyć ostrą linię widmową? Przez emisję lub absorpcjępromieniowania o ściśle określonej częstości v.Energia jest związana z częstością poprzez stałąPlancka (E = hv), więc jeśli elektron w atomie emituje kwant energii hv, jego własna energia musisię zmienić dokładnie o tę samą wielkość E.Bohr powiedział, że elektron pozostaje na orbicie"wokół jądra atomowego, ponieważ nie może promieniować energii w sposób ciągły, ale możewypromieniować (lub zaabsorbować) cały kwant energii - foton - i przeskoczyć z jednego poziomuenergii (jednej orbity) na inny.Ten pozornie prosty pomysł jest wielką herezją wobec klasycznychreguł.Wystarczy wyobrazić sobie Marsa, który nagle przeskakuje ze swojej orbity na orbitę Ziemi,przy okazji emitując w przestrzeń impuls energii (w tym wypadku byłaby to fala grawitacyjna), abyzdać sobie sprawę, że porównanie atomu do Układu Słonecznego jest mało adekwatne.Znacznielepiej jest myśleć o atomie w kategoriach stanów elektronowych, którym odpowiadają różnepoziomy energii.Przeskok z jednego stanu do innego może zachodzić w obu kierunkach, zarówno w dół, jak i wgórę drabiny poziomów energii.Jeżeli atom absorbuje światło, to energia kwantu jest zużyta naprzeniesienie elektronu na wyższy poziom energii (na wyższy szczebel drabiny).Jeżeli następnieelektron spadnie z powrotem na poprzedni poziom, to atom wyemituje dokładnie taką samą ilośćkwadratów (32,42 , 52 , 62), a mianownik przez różnice kwadratów (32 - 22, 42 - 22 itd.).43 energii hv.Tajemnicza stała 36 456 x 10-5 we wzorze Balmera mogła być teraz wyrażona poprzezstałą Plancka, co pozwoliło Bohrowi obliczyć energie dozwolonych" poziomów elektronowych watomie wodoru.Doświadczalnie mierzone częstości linii promieniowania zinterpretowano jakoróżnice energii pomiędzy tymi poziomami energii18.Wodór wyjaśnionyPrzedyskutowawszy rezultaty swej pracy z Rutherfordem, Bohr opublikował swoją teorię w seriipublikacji w 1913 roku.Teoria sprawdziła się bardzo dobrze dla wodoru i wydawało się, że możnają rozszerzyć i zastosować również do bardziej skomplikowanych atomów.We wrześniu Bohr wziąłudział w osiemdziesiątym trzecim dorocznym posiedzeniu British Association for the Advancementof Science19 i przedstawił swoje wyniki przed-audytorium, w którym obecnych było wielu spośródnajwybitniejszych fizyków atomowych.Referat został na ogół bardzo dobrze przyjęty, a JamesJeans (współodkrywca prawa Rayleigha-Jeansa) określił teorię Bohra jako pomysłową,sugestywną i przekonującą; dzięki posiedzeniu nawet nieliczni niedowiarkowie (m.in.J.J.Thomson) przynajmniej dowiedzieli się o wynikach prac Bohra.Trzynaście lat po desperackim wprowadzeniu przez Plancka kwantu do teorii światła Bohrwprowadził kwant do teorii atomu.Do powstania prawdziwej teorii kwantowej potrzeba byłonastępnych trzynastu lat mozolnego postępu - jeden krok w tył na każde dwa kroki w przód, aczasem dwa kroki w tył na każdy krok do przodu, który wydawał się ruchem we właściwymkierunku.Atom Bohra był hybrydą pomysłów kwantowych i klasycznych, pomieszanych ad hoc dlautrzymania modelu.Teoria przewidywała znacznie więcej linii widmowych, niż rzeczywiście możnazobaczyć, obserwując promieniowanie różnych atomów, więc konieczne było wprowadzeniearbitralnych reguł zakazujących" niektórych przejść pomiędzy różnymi stanami atomu.Dladopasowania modelu do danych doświadczalnych różnym stanom zostały przypisane nowewłasności - liczby kwantowe - również ad hoc, bez trwałej teoretycznej podstawy, która bytłumaczyła, dlaczego są one konieczne albo dlaczego niektóre przejścia są zakazane.W tymstanie rzeczy, w rok po ogłoszeniu przez Bohra jego pierwszego modelu, porządek europejskirunął na skutek wybuchu pierwszej wojny światowej.Jak w każdej innej dziedzinie życia, wybuch wojny nieodwracalnie zmienił także oblicze nauki,która już nigdy nie miała odzyskać swego przedwojennego stylu.Tradycyjna łatwość, z jakąnaukowcy mogli przed wojną nawiązywać kontakty, przemieszczać się z ośrodka do ośrodka i z18Jednostki energii, których używamy na co dzień, są niezbyt wygodne w pracy z elektronami w atomach,gdyż są o wiele za duże.Znacznie lepszą jednostką jest wprowadzony w 1912 roku elektronowolt (eV),równy ilości energii, którą elektron zyskuje przy przejściu przez różnicę potencjału jednego wolta.Wprzeliczeniu na bardziej znane jednostki elektronowolt wynosi 1,602 x 10"'9 dżula, przy czym jeden watwynosi jeden dżul na sekundę.Typowa żarówka zużywa około 100 watów, co w jednostkach atomowychwynosi 6,24 x 1020 elektronowoltów na sekundę.Znacznie większe wrażenie wywołam, gdy powiem, że mojalampa zużywa sześć i ćwierć setki miliardów miliardów elektronowoltów na sekundę niż trywialne sto watów.Energie przejść elektronowych w atomach, odpowiedzialnych za linie widmowe, są rzędu kilku eV - dowyrzucenia elektronu poza atom wodoru wystarczy raptem 13,6 eV.Energie cząstek wytwarzanych wprocesach radioaktywnych sięgają milionów eV (MeV) [ Pobierz całość w formacie PDF ]