Атом водорода по Рзерфорду-Бору

1. Первая модель строения атома - модель Томсона (1903 г.). Атом представляет собой равномерно заполненный положительным зарядом шар, внутри которого находятся электроны в равновесном состоянии. Эта модель не удовлетворяла физику по многим вопросам, поэтому продолжались поиски других моделей.

2. Вторая модель – модель строения атома Резерфорда предложена на основе опытов по рассеянию a-частиц. Атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого по замкнутым орбитам движутся 3. Планетарная модель атома не соответствовала законам классической физики. Н.Бор сформулировал постулаты и правило отбора, которые позволяли объяснить стабильность атомов и линейчатый характер спектров этих атомов.

1 постулат Бора: атомы и атомные системы могут длительное время находиться в определенных стационарных состояниях, не излучая и не поглощая энергию. Энергии этих состояний составляют дискретный ряд значений Е₁, Е₂, Е₃,... Е_n.

2 постулат Бора: при переходе атома из одного состояния Е_n в другое Е_m поглощается или излучается квант энергии

hn= Е_n –Е_m.

Правило отбора: из всех возможных состояний в атоме реализуются только те, для которых момент импульса электронов (mvr) кратен постоянной Планка (отнесенной к 2p):

где n=1,2,...- главное квантовое число.

3. Спектр атома водорода линейчатый. При этом группы линий образуют серии в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Длины волн этих линий можно определить по обобщенной формуле Бальмера: ,

где n ‘-волновое число, R=1,09.10⁷м^-1 - постоянная Ридберга, m=1,2,...; n=m+1, m+2,.... При m=1 - серия Лаймана, m=2 - серия Бальмера, m=3 - серия Пашена, m=4 - серия Брэкета, m=5 - серия Пфунда.

5. Элементарная теория атома водорода. Электрон в атоме водорода движется вокруг ядра (протона). Радиусы стационарных орбит электрона:

.

При n=1 – радиус первой боровской орбиты: r ₁=0,53 .

.

Энергии стационарных состояний атома водорода:

.

При n=1 – энергия основного состояния. Е_n=E₁/n².

E₁=–21,9.10^-19Дж=–13,6 эВ, E₂=–13,6/4=–3,4 эВ,

E₃=–13,6 / 9=-1,5 эВ, E₄=–13,6 / 16=–0,85 эВ,

E₅=–13,6 / 25=-0,545 эВ.

6. Схема энергетических уровней атома водорода.

На диаграмме показано происхождение различных серий спектра. Тип серии определяется главным квантовым числом n энергетического уровня, на который происходит переход.