Дифракция волн Естественный и поляризованный свет Строение атомного ядра Закон радиоактивного распада Дифракционная решетка Электромагнитная природа света

Элементарная теория атома водорода

Основана на двух постулатах Бора:

Атом может находиться только в особенных стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

Излучение и поглощение энергии атомом происходит при скачкообразном переходе из одного стационарного состояния в другое, при этом имеют место два соотношения:

\varepsilon=E_{n2}-E_{n1},где \ \varepsilon — излучённая (поглощённая) энергия, \ n_1,n_2 — номера квантовых состояний. В спектроскопии \ E_{n1}и \ E_{n2}называются термами.

Правило квантования момента импульса: \ m\upsilon r=n\hbar,\ n=1,2,3...

Далее исходя из соображений классической физики о круговом движении электрона вокруг неподвижного ядра по стационарной орбите под действием кулоновской силы притяжения, Бором были получены выражения для радиусов стационарных орбит и энергии электрона на этих орбитах:

\ r_n=an^2,a=\frac{\hbar^2}{kme^2}=5.3\cdot10^{-11}м — боровский радиус.

\ E_n=-R_y\frac{1}{n^2},R_y=\frac{mk^2e^4}{2\hbar^2} — энергетическая постоянная Ридберга (численно равна 13,6 эВ)


Значение теории Бора

Объяснила дискретность энергетических состояний водородоподобных атомов.

Теория Бора подошла к объяснению внутриатомных процессов с принципиально новых позиций, стала первой полуквантовой теорией атома.

Эвристическое значение теории Бора состоит в смелом предположении о существовании стационарных состояний и скачкообразных переходов между ними. Эти положения позднее были распространены и на другие микросистемы.

Рентгеновские характеристические спектры.

 Линейчатый рентгеновский спектр атома хим. элемента. X. с. служит однозначной характеристикой атома, индивидуальность X. с. сохраняется и при вступлении атома в хим. соединение. Поэтому по спектральному положению и интенсивности его линий (характеристических линий) осуществляют рентг. спектральный анализ. X. с. лежат в области 5.10-3-10нм.

Линии X. с. возникают при переходе электрона одной из внеш. электронных оболочек на вакантную, более близкую к атомному ядру внутр. оболочку. Чаще всего X. с. получают в рентг. трубке, исследуемое вещество при этом служит анодом; вакансии на внутр. оболочках его атомов образуются при бомбардировке анода электронами, ускоренными электрич. полем; такой спектр наз. первичным. Вторичный (флуоресцентный) X. с. возбуждается при облучении исследуемого вещества оптич., рентг. или гамма-излучением.

Линии X. с. группируются в серии. Серию составляют линии, образующиеся при всех разрешённых переходах электронов с более внеш. оболочек на одну и ту же вакантную, более близкую к ядру оболочку К-, L-, М-, N- или Q-оболочку. Соответственно серии обозначают буквами К, L, М, N, Q (в порядке возрастания длины волны l). Внутри серии линии обозначаются греч. буквами: a, b, g, d и т. д. Напр., при переходе электрона L-оболочки на вакансию в K-оболочке появляется Ka-линия определ. элемента.

Для X. с. справедлив общий для атомных спектров принцип - комбинационный принцип Ридберга - Ритца, согласно к-рому волновые числа 5081-59.jpg=1/l спектральной линии атома определ. хим. элемента можно представить как разности к--л. термов спектральных этого атома:

5081-60.jpg= Tk- Ti.

http://www.femto.com.ua/articles/part_2/p1/5081-61.jpgX. с. отличаются простотой и единообразием: для всех элементов они состоят из небольшого числа аналогично расположенных спектральных линий, имеющих одинаковую тонкую структуру. Связь частот излучения с ат. номером Z определяется Мозли законом .При увеличении Z весь X. с. смещается в область коротких волн, при этом относит. расположение линий сохраняется (рис.).


Закон Мозли

Закон, связывающий частоту спектральных линий характеристического рентгеновского излучения химического элемента с его порядковым номером. Экспериментально установлен Генри Мозли в 1913 году.

Согласно Закону Мозли, корень квадратный из частоты ν спектральной линии характеристического излучения элемента есть линейная функция его порядкового номера

Z: \sqrt{\frac{\nu}{R}} = \frac{Z-S_n}{n}

где R — постоянная Ридберга, Sn — постоянная экранирования, n — главное квантовое число. На диаграмме Мозли зависимость от Z представляет собой ряд прямых (К-, L-, М- и т. д. серии, соответствующие значениям n = 1, 2, 3,...).

Закон Мозли явился неопровержимым доказательством правильности размещения элементов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева и содействовал выяснению физического смысла Z.

В соответствии с Законом Мозли, рентгеновские характеристические спектры не обнаруживают периодических закономерностей, присущих оптическим спектрам. Это указывает на то, что проявляющиеся в характеристических рентгеновских спектрах внутренние электронные оболочки атомов всех элементов имеют аналогичное строение.

Геометрическая оптика. Границы применимости геометрической оптики. Понятие оптического луча. Законы геометрической оптики. Центрированная оптическая система. Кардинальные элементы центрированной оптической системы: фокусы, фокальные плоскости, главные плоскости и главные точки, узлы. Формула оптической системы. Диафрагмы.
Дифракция ренгеновских лучей на пространственной решетке