-->
|
|
|
|
|
Ãëàâà 12. Àòîìíàÿ ôèçèêà § 95. Òðóäíîñòè òåîðèè Áîðà. Êâàíòîâàÿ ìåõàíèêàÍàèáîëüøèé óñïåõ òåîðèÿ Áîðà èìåëà â ïðèìåíåíèè ê àòîìó âîäîðîäà, äëÿ êîòîðîãî îêàçàëîñü âîçìîæíûì ïîñòðîèòü êîëè÷åñòâåííóþ òåîðèþ ñïåêòðà. Îäíàêî ðàçðàáîòàòü êîëè÷åñòâåííóþ òåîðèþ äëÿ ñëåäóþùåãî çà âîäîðîäîì àòîìà ãåëèÿ íà îñíîâå áîðîâñêèõ ïðåäñòàâëåíèé íå óäàëîñü. Îòíîñèòåëüíî àòîìà ãåëèÿ è áîëåå ñëîæíûõ àòîìîâ òåîðèÿ Áîðà ïîçâîëÿëà äåëàòü ëèøü êà÷åñòâåííûå (õîòÿ è î÷åíü âàæíûå) çàêëþ÷åíèÿ. Ýòî è íåóäèâèòåëüíî. Âåäü òåîðèÿ Áîðà ÿâëÿåòñÿ ïîëîâèí÷àòîé, âíóòðåííå ïðîòèâîðå÷èâîé. Ñ îäíîé ñòîðîíû, ïðè ðàçðàáîòêå òåîðèè àòîìà âîäîðîäà èñïîëüçîâàëèñü ïðèâû÷íûå çàêîíû ìåõàíèêè Íüþòîíà è äàâíî èçâåñòíûé çàêîí Êóëîíà, à ñ äðóãîé — ââîäèëèñü êâàíòîâûå ïîñòóëàòû, íèêàê íå ñâÿçàííûå ñ ìåõàíèêîé Íüþòîíà è ýëåêòðîäèíàìèêîé Ìàêñâåëëà. Ââåäåíèå â ôèçèêó êâàíòîâûõ ïðåäñòàâëåíèé òðåáîâàëî ðàäèêàëüíîé ïåðåðàáîòêè êàê ìåõàíèêè, òàê è ýëåêòðîäèíàìèêè. Ýòà ïåðåðàáîòêà áûëà îñóùåñòâëåíà â íà÷àëå âòîðîé ÷åòâåðòè XX â., êîãäà áûëè ñîçäàíû íîâûå ôèçè÷åñêèå òåîðèè: êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà è êâàíòîâàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà. Ïîñòóëàòû Áîðà îêàçàëèñü ñîâåðøåííî ïðàâèëüíûìè. Íî îíè ðàññìàòðèâàëèñü óæå íå êàê ïîñòóëàòû, à êàê ñëåäñòâèÿ îñíîâíûõ ïðèíöèïîâ ýòèõ òåîðèé. Ïðàâèëî æå êâàíòîâàíèÿ Áîðà, êàê âûÿñíèëîñü, ïðèìåíèìî äàëåêî íå âñåãäà. Ïðåäñòàâëåíèå îá îïðåäåëåííûõ îðáèòàõ, ïî êîòîðûì äâèæåòñÿ ýëåêòðîí â àòîìå Áîðà, îêàçàëîñü âåñüìà óñëîâíûì. Íà ñàìîì äåëå äâèæåíèå ýëåêòðîíà â àòîìå èìååò î÷åíü ìàëî îáùåãî ñ äâèæåíèåì ïëàíåò ïî îðáèòàì. Åñëè áû àòîì âîäîðîäà â íàèíèçøåì åãî ýíåðãåòè÷åñêîì ñîñòîÿíèè ìîæíî áûëî ñôîòîãðàôèðîâàòü ñ áîëüøîé âûäåðæêîé, òî ìû óâèäåëè áû îáëàêî ñ ïåðåìåííîé ïëîòíîñòüþ. Áîëüøóþ ÷àñòü âðåìåíè ýëåêòðîí íàõîäèòñÿ íà îïðåäåëåííîì ðàññòîÿíèè îò ÿäðà. Ýòî ðàññòîÿíèå ìîæíî ïðèíÿòü çà ãðóáîå ïîäîáèå ðàäèóñà îðáèòû. Ôîòîãðàôèÿ àòîìà ñîâñåì íå ïîõîäèëà áû íà ïðèâû÷íûé ðèñóíîê Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû, à ñêîðåå íàïîìèíàëà áû ðàñïëûâ÷àòîå ïÿòíî, ïîëó÷åííîå ïðè ôîòîãðàôèðîâàíèè áàáî÷êè, ïîðõàþùåé îêîëî ôîíàðÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñ ïîìîùüþ êâàíòîâîé ìåõàíèêè ìîæíî îòâåòèòü ïðàêòè÷åñêè íà ëþáîé âîïðîñ, îòíîñÿùèéñÿ ê ñòðîåíèþ è ñâîéñòâàì ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê àòîìîâ. Íî êîëè÷åñòâåííàÿ òåîðèÿ îêàçûâàåòñÿ âåñüìà ñëîæíîé, è ìû åå ðàññìàòðèâàòü íå áóäåì. Ñ êà÷åñòâåííûì îïèñàíèåì ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê àòîìîâ âû ïîçíàêîìèëèñü â êóðñå õèìèè.
|
|
|