Қазіргі атом физикасы

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 83 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі

М. Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан университеті

Қорғауға жіберілді

Физика кафедрасының

Б. С

ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА

Тақырыбы: «Атом және атом ядросы пәні бойынша зертханалық практикум»

5В011000 - Физика мамандығы

Орындаған: Айдынғали Г. А.

Аминов Б. К.

Құралбай А. Т.

Мұратова А. Р.

Тілеубергенова А. Ж.

Ғылыми жетекшісі: Жубанышова М. Н.

Орал

2022 жыл

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ: 1. АТОМДЫҚ ФИЗИКА ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ ТҮСІНІК

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ: 1. 1 Атомдық физиканың шығу тарихы

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ: 1. 2 Жалпы орта білім беретін мектептерде атомдық физиканың оқытылуы

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ:

1. 3 ЖОО атомдық физиканың оқытылуы

2. Зертханалық жұмыстың алғышарттары

2. 1 Атомдық физика курсындағы зертханалық құрылғылар

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ:

3. Атом және атом ядросы пәні бойынша зертханалық практикум

3. 1 Зертханалық жұмыстарға әдістемелік нұсқаулық

3. 1. 1 Трек фотографияларын талдауға қажетті негізгі мәліметтер

3. 1. 2 Трек фотографиясы бойынша альфа - бөлшек әсерінен азот атомы ядросының ыдырауын анықтау

3. 1. 3 Зарядталған бөлшектердің тректерін анықтау

3. 1. 4 Трек фотографиясы бойынша бөлшек зарядының массаға қатынасын есептеу

3. 1. 5 Элементар бөлшектердің тіркеу әдістері

3. 1. 6 Электронның массасын және энергиясын анықтау

3. 1. 7 Элементар бөлшектердің серпімді соқтығысуы

3. 1. 8 Сәулеленудің кванттық табиғаты

3. 1. 9 Стробоскопиялық сурет бойынша серпімді соқтығыс кезіндегі энергияның және импульстің сақталу заңын зерттеу

3. 1. 10 Жұтылу және шығару спектрлерін зерттеу

3. 1. 11 Фотоэффект құбылысын зерттеу

3. 1. 12 Сыртқы фотоэффект құбылысын зерттеу. Планк тұрақтысын анықтау

3. 1. 13 Абсолют қара денені зерттеу

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ: Қосымшалар

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ: ҚОРЫТЫНДЫ

МАЗМҰНЫКІРІСПЕ: ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

КІРІСПЕ

Дипломдық жобаның өзектілігі: Атом және атом ядросы пәні бойынша зертханалық практикумдағы негізгі физикалық құбылыстарды студенттердің өз бетімен игере алуына жағдай жасау, зертханалық құрылғылармен жұмыс істеп үйренуге дағдыландыру, физикалық шамаларды өлшеудің басты тәсілдерін түсіндіру, жасалған жұмыс нәтижелерін өңдеуге және алынған нәтижелердің дұрыстығын бағалай білуге машықтандыру.

Бүгінгі күнде физика өзінің заңдылықтарына бағынатын сандаған идеялар мен құбылыстарды зерттеу әдістерінің әртүрлілігімен, алынған нәтижелердің танымдылық теориясында алатын орнының ерекшелігімен математика-жаратылыстану ғылымдары бағдарлары арасындағы алдыңғы орындағы пәндердің бірі болып саналады.

Физикалық зерттеулердің түбегейлі мақсаты қоршаған ортаның заңдылықтарын және ашылған жаңалықтарды еліміздің экономикасын дамытуға, жаңа бағыттағы технологиялық үрдістерге қолдануға әрі техникада пайдалануға бағыттау қажет. Себебі, физика заңдылықтары көптеген техникалық ғылымдардың “іргетасын” құрайды. Мәселен, рентген сәулесі мен ультрадыбыстың техникаларда, денсаулық сақтау саласында және ғылыми-зерттеу жұмыстарында атқаратын қызметінің маңыздылығы өте зор екендігі бәрімізге мәлім. Атомдық энергияны алу жолдары мен оны қолдану атом электр станциясы (АЭС) арқылы жылу мен жарық энергиясын алуда, электротехника және физикамен қатар басқа да техникалық пәндермен өте тығыз байланыста. Өндіріс технологиясының деңгейі жаратылыстану бағыты ғылымдарының дамуымен анықталады. Физика мамандары өндіріс орындарын заман талабына сай өлшеуіш құралдарымен және қондырғылармен жабдықтаса, техниканың дамуы физикалық зерттеулердің экспериментальдық әдістерінің жаңаруына, құралдар мен қондырғылардың өлшеу дәлділіктерінің артуына әсерін тигізеді.

Жоғары оқу орындарында физиканы қазақ тілінде оқытудың деңгейін жоғарылату жаңа әдістемелік қиындықтар тудыруда. Оның ішіндегі күрделісі заман талабына сай оқулықтар мен оқу құралдарын жазу болып табылады. Жобаның нәтижесі - ұсынылып отырылған оқулықта жалпы физика курсының техникалық жоғары оқу орындарында өтілетін барлық бөлімдері қамтылған. Студенттер өтілген тақырыптарды жетік ұғынулары үшін әрбір тараудан соң оның практикалық маңыздылығына баса назар аударылып, мысалдар мен есептердің шығару жолдары көрсетілген.

Дипломдық жұмыс мақсаты: ғылым мен білім беру мазмұнында ЖОО оқытушыларына “Aтом және атом ядросы” пәні бойынша зертханалық жұмыстарды студенттерге жасап үйретуге көмектесу үшін зертхана мүмкіндіктерін пайдалануға нұсқаулық беру.

Зерттеу нысаны: ЖОО “Aтом және атом ядросы” бойынша зертханалық практикум курсын қолдану процесі.

Зерттеу пәні: Атом және атом ядросы.

Дипломдық жұмыс міндеттері:

1. Дипломдық жұмыс тақырыбы бойынша теориялық білімді жинақтау негізінде «атомдық физика» бөлімінің мәнін анықтау; оны зертхана жүзінде талдау.

2. Ғылыми-әдістемелік оқу құралдарынан алынған мәліметтер бойынша зертхана тақырыптарын талдау.

3. Атомдық физикада шамалардың дұрыс мәнін алу үшін зертханалық құрылғылардың жұмыс істеу принциптерін анықтау.

4. Оқытушы мен студенттердің дамыған материалды қолданудың электрондық ресурстары мен әдістерін жасау.

Тақырыпты зерттеу әдістері: теориялық талдау, синтез, зертханалық жұмысты жинақтау.

Осы дипломдық жұмысты жазу кезінде негізгі теориялық және әдістемелік көздері ретінде атомдық физика бойынша отандық оқулықтар, ЖОО-дарының зертханалық жұмыстары алынады.

Дипломдық жұмыс: кіріспеден, екі тараудан, қосымшалардан, қорытынды мен пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

1 АТОМДЫҚ ФИЗИКАНЫҢ НЕГІЗГІ ТҮСІНІГІ

1. 1 Атомдық физиканың даму тарихы

Атомдық физика - атомдардың құрылысы мен қасиеттерін зерттейтін физиканың бөлімі. Атом физикасы 19 ғасырдың аяғы - 20 ғасырдың басында атом электр күштерімен байланысқан электрондар мен ядродан тұратындығы анықталған кезде пайда болды.

Атомдық физика өзінің дамуының алғашқы кезеңінде атом ядросының құрылысына қатысты мәселелерді қамтыды. 30-шы жылдардың өзінде атом ядросындағы өзара әрекеттесу сипаты атомның сыртқы қабығымен бірдей емес екендігі белгілі болды. 40-шы жылдары атом физикасы физика ғылымының жеке саласына айналды, ал 50-жылдары одан жаңа бағыт - жоғары энергетикалық физика немесе элементар бөлшектердің физикасы қалыптасты. [1]

Бөлінбейтін бөлшектер ретінде атомдардың болуы туралы идея ежелгі заманда қалыптасқан. Атомизм идеяларын алғаш рет ежелгі грек ойшылдары Эпикур мен Демокрит білдірген. 17 ғасырда олар П. Гассенди мен ағылшын химигі Р. Бойлдың қатысуымен қайта жанданды. 17 - 18 ғасырларда болған атомдар туралы идеялар нашар анықталған.

Ол кезде атомдар өзгермейтін және бөлінбейтін бөлшектер деп саналды, олар бір-бірінен тек мөлшері мен формасымен ерекшеленді. Атомдардың бір немесе басқа тәртіпте үйлесуі әртүрлі денелерді құрады, ал атомдардың қозғалысы олардың ішінде болған процестерден туындады. Көптеген ғалымдар атомдар корпускулалар деп аталатын күрделі бөлшектерге қосыла алады деп сенді. Бірақ атомдарға арнайы химиялық және физикалық қасиеттер берілмеген. Сол кездегі атомистика табиғатта абстрактілі болды. [1]

18 ғасырдың аяғында химияның қарқынды дамуына байланысты атом физикасының сандық дамуына негіз қаланды. 1803 жылы ағылшын ғалымы болған Дж. Дальтон алдымен атомды массасы жағынан басқа атомдардан ерекшеленетін химиялық элементтердің ең кіші бөлшегі деп санай бастады. Дальтон атом массасы атомның негізгі сипаттамасы деп санады. Ол барлық химиялық қосылыстар - әр элементтің белгілі бір мөлшердегі атомдары бар күрделі атомдардың жиынтығы деп санады. [1]

Барлық химиялық реакциялар - бұл атомдарды жаңа, күрделі қатынастарға қайта құру. Итальяндық ілім көптеген зерттеулер жүргізу барысында молекула мен атом арасында айқын сызық жүргізді. [1]

19 ғасырда атомдардың химиялық қасиеттерімен бірге олардың оптикалық қасиеттері зерттелді. Сол кезде әр элементтің өзінің оптикалық спектрі болатындығы анықталды. Сондықтан 1860 жылы неміс физиктері Г. Кирхгоф пен Р. Бунсен спектрлік анализді ашты.

Содан кейін атом белгілі бір химиялық және физикалық қасиеттерге ие бөлшек ретінде әрекет етті. Алайда атомның қасиеттері түсініксіз болып саналды. Сонда атомдардың саны кездейсоқ және олардың арасында байланыс жоқ деп есептелді. Алайда уақыт өте келе химиялық қасиеттері бірдей элементтердің белгілі бір топтары бар екені анықталды:

Бірдей валенттілік;

Олардың физикалық қасиеттерінің өзгеруінің ұқсас заңдары: сығылу, балқу температурасы және басқалары. [2]

Д. И. Менделеев 1869 жылы элементтердің периодтық жүйесін жасап, құрды. Ол элементтің атомдық массасының артуымен оның физикалық және химиялық қасиеттері қайталанады деген пікір айтты. Бұл Менделеевтің элементтердің периодтық жүйесі әр түрлі атомдар арасындағы байланыстың бар екендігін дәлелдеді. Бұдан атомдар атомдық массаның өзгеруімен бірге өзгере алатын күрделі құрылымға ие болады. Атом құрылымын ашу физика мен химияның негізгі проблемасы болып табылады. [2

Атомдық физика бастау алатын ғылымдағы маңызды оқиға радиоактивтілік пен электронды ашу болды.

Сирек газдар арқылы электр тогының пайда болуын зерттеу процесінде разряд түтігінің катодынан шыққан сәулелер болды. Бұл катодтық сәулелер электрондар деп аталатын теріс зарядталған бөлшектерден тұратындығы анықталды.

1897 жылы физик Дж. Томсон осы бөлшектердің зарядының олардың массасына қатынасын өлшеді. Сондай-ақ, металдар қатты қыздырғанда электрондар шығаратыны анықталды. [2]

Осыған сүйене отырып, электрондар барлық атомдардың ажырамас бөлігі болып табылады деген қорытындыға келді. Бейтарап атомдарда оң зарядталған бөлшектер де болуы керек. Электр зарядтарын зерттеу кезінде оң зарядталған атомдар табылды. [2]

Голланд физигі Х. Лоренцтің теориясы атом туралы идеяны зарядталған бөлшектер жүйесі деп түсіндірді: атомішілік зарядтардың тербелісі барысында электромагниттік сәулелену пайда болады.

Бұл магнит өрісінің атом спектрлеріне әсерін зерттеу арқылы расталды. Француз ғалымдары М. Склодовска-Кюри мен П. Кюри атомның бөлінбейтіндігі туралы идеяны ақыры жоққа шығарды. [3]

Радиоактивтілікті зерттеу барысында атомдар екі түрге өзгеретіні анықталды:

• альфа-бөлшек шығарған кезде элементтің атомы Менделеевтің периодтық жүйесінде сол жақта екі жасушада орналасқан басқа радиоактивті химиялық элементтің атомына айналады. Мысалы, сутегі атомы қорғасын атомына айналады.

• бөлшегі шыққан кезде радиоактивті химиялық элементтің атомы оң жақта бір ұяшықта орналасқан атомға айналады. Мысалы, висмут атомы полоний атомына айналады.

Атомның қасиеттері мен радиоактивтілігін зерттеу нәтижелерінің арқасында оның нақты модельдері құрылды. 1903 жылы Томсон атом электрондар тоғысқан оң зарядталған сфера ретінде ұсынылған модель ұсынды. Олар тарту күштері олардың өзара итерілу күштерімен жетілдірілгендіктен, атомда ұсталды.

Томсонның моделі жарық шығару, жұту және шашырау мүмкіндіктерін көпшілікке түсіндірді. Электрондар ығыстырылған кезде тепе-теңдік орнатуға ұмтылған серпімділік күші пайда болды. Бірақ Томсонның моделі қанағаттанарлықсыз болды. Оның негізінде альфа-бөлшектердің атомдармен шашырауына эксперименттер жүргізген ағылшын физигі Резерфордтың нәтижесін түсіндіруге болады. Алайда планеталық модель кейбір қиындықтарға тап болды. [3]

Классикалық электродинамика бойынша зарядталған бөлшек электромагниттік энергияны үздіксіз сәулелендіреді. Сондықтан ядро айналасында қозғалған электрондар өз энергиясын үнемі сәулеленуге жұмсауға мәжбүр болды. Резерфорд моделі негізінде фотоэлектрлік құбылыстардың және сәулеленудің химиялық затпен әрекеттесуі кезінде пайда болатын жылу сәулесінің заңдылықтарын түсіндіруге болады. Алайда атомдық физиканың тарихы осы мысалдармен аяқталмайды, өйткені ол бүгінгі күнге дейін даму сатысында. [3]

Томсонның атом моделі қанағаттанарлықсыз болып шықты. Оның негізінде ағылшын физигі Э. Резерфорд пен оның әріптестері Х. Гейгер мен Э. Марсденнің - бөлшектердің атомдармен шашырауына қатысты эксперименттерінің мүлдем күтпеген нәтижесін түсіндіру мүмкін болмады. Бұл тәжірибелерде жылдам альфа-бөлшектер атомдарды тікелей зондтау үшін қолданылды.

Зат арқылы өтетін а-бөлшектер атомдармен соқтығысады. Әр соқтығысу кезінде атомның электр өрісі арқылы өтетін а-бөлшек қозғалыс бағытын өзгертеді - ол шашырауға ұшырайды.

Шашырау оқиғаларының басым көпшілігінде -бөлшектерінің ауытқуы (шашырау бұрыштары) өте аз болды. Демек, - бөлшектер сәулесі материяның жұқа қабаты арқылы өткенде, сәуленің шамалы бұлыңғырлығы ғана пайда болды. Алайда альфа-бөлшектердің өте аз бөлігі 90 ° -тан астам бұрышта ауытқып кетті. [3]

Бұл нәтижені Томсон моделі негізінде түсіндіру мүмкін емес, өйткені қатты атомдағы электр өрісі жылдам және массивті - бөлшекті үлкен бұрышқа бұруға жеткіліксіз.

Резерфорд - бөлшектерінің шашырауына арналған эксперименттердің нәтижелерін түсіндіру үшін құрылымы бойынша Күн жүйесіне ұқсас және планетарлық деп аталатын атомның принципиалды жаңа моделін ұсынды. Бұл келесідей. Атомның ортасында оң зарядталған ядро орналасқан, оның өлшемдері атомның өлшемдерімен салыстырғанда өте аз, ал массасы шамамен атомның массасы тең.

Электрондар Күн айналасындағы планеталар сияқты ядро бойымен қозғалады; зарядталмаған бейтарап атомдағы электрондар саны, олардың жалпы теріс заряды ядроның оң зарядын өтейді (бейтараптайды) . Электрондар ядро айналасында қозғалуы керек, әйтпесе олар тартылыс күштерінің әсерінен оған түсіп кетуі мүмкін еді. [3]

Атомның планеталар жүйесінен айырмашылығы - соңғысында тартылыс күштері, ал атомда электрлік (кулондық) күштер әсер етеді. Ядроның жанында өте күшті электр өрісі бар, оны нүктелік оң заряд деп санауға болады.

Сондықтан ядро маңында ұшып, оң зарядталған -бөлшектер (гелий ядролары) қатты ауытқуды бастан кешіреді. Кейіннен (Г. Мозли) ядроның заряды бір химиялық элементтен екінші химиялыққа электронның зарядына тең зарядтың элементар бірлігімен өсетіндігі анықталды Электрондық зарядтың бірліктерімен өрнектелген атом ядросының заряды сандық түрде периодтық жүйеде сәйкес элементтің реттік санына тең.

Планетарлық модельді сынау үшін Резерфорд және оның серіктесі Ч. Дарвин Кулон күштерінің орталығы - нүктелік ядросымен шашыраған а-бөлшектерінің бұрыштық таралуын есептеді. Нәтиже әр түрлі бұрыштарда шашыраған а-бөлшектердің санын өлшеу арқылы эмпирикалық түрде тексерілді. Тәжірибенің нәтижелері теориялық есептеулермен дәл сәйкес келді, осылайша Резерфордтың атомның планетарлық моделін керемет түрде растады. [4]

Алайда атомның планетарлық моделі түбегейлі қиындықтарға тап болды. Классикалық электродинамикаға сәйкес үдеумен қозғалатын зарядталған бөлшек электромагниттік энергияны үздіксіз шығарады. Демек, ядроның айналасында қозғалатын электрондар, яғни үдемелі, сәулелену үшін энергияны үздіксіз жоғалтуға тура келеді. Бірақ сонымен бірге, олар өздерінің кинетикалық энергиясын секундтың шамалы бөлігінде жоғалтып, ядроға түсіп кетер еді. Сәулеленумен байланысты тағы бір қиындық келесіден тұрды: егер біз (классикалық электродинамикаға сәйкес) электрон шығаратын жарықтың жиілігі электронның атомдағы тербеліс жиілігіне тең (яғни, егер ол өз орбитасында айналымды бір секунд ішінде жасаса) немесе оның еселігі болса, онда электрондар ядроға жақындаған кезде шығарылатын жарық өзінің жиілігін үздіксіз өзгертіп отыруы керек, ал ол шығаратын жарық спектрі болуы керек. Бірақ бұл тәжірибеге қайшы келеді. [4]

Атом белгілі бір жиіліктегі белгілі химиялық жиілікке тән жарық толқындарын шығарады және бөлек спектрлік сызықтардан тұратын спектрмен сипатталады - сызықтық спектр. Элементтердің сызықтық спектрлерінде бірқатар заңдылықтар тәжірибе жүзінде орнатылды, оның біріншісін швейцариялық ғалым И. Бальмер сутегі спектрінде ашты (1885) . Ең жалпы заңдылық - үйлесімділік қағидасын австриялық ғалым В. Ритц (1908) тапты.

Сонымен, Резерфордтың атом моделі аясында атомның радиацияға қатысты тұрақтылығы және оның сәулеленуінің сызықтық спектрлері түсіндірілмеді. Оның негізінде жылулық сәулелену заңдарын да, сәулеленудің заттармен әрекеттесу кезінде пайда болатын фотоэлектрлік құбылыстарды да түсіндіруге болмады. Бұл заңдарды неміс физигі М. Планк алғаш енгізген (1900) мүлдем жаңа - кванттық тұжырымдамалар негізінде түсіндіру мүмкін болды.

Термиялық сәулелену спектрінде энергияның таралу заңын шығару үшін - қыздырылған денелердің сәулеленуі - Планк заттың атомдары электромагниттік энергияны (жарықты) бөлек бөліктер түрінде шығарады деп ұйғарды, олардың энергиясы пропорционалды (сәулелену жиілігі) : мұндағы - кванттық теорияның тұрақты сипаттамасы және Планк константасы деп аталады. 1905 жылы А. Эйнштейн фотоэлектрлік құбылыстардың кванттық түсініктемесін берді, осыған сәйкес кванттық энергиясы металдан электронды шығаруға кетеді - шығу жұмысы - және оған кинетикалық энергия бөлу; Сонымен бірге Эйнштейн жарық кванттары ұғымын бөлшектердің ерекше түрі ретінде енгізді; бұл бөлшектер кейінірек фотондар деп аталды. [5]

Резерфорд моделінің қайшылықтарын классикалық физиканың бірқатар таныс түсініктерінен бас тарту арқылы ғана шешуге болатын болып шықты. Атом теориясының құрылысындағы ең маңызды қадамды дат физигі Н. Бор жасады (1913) .

Бор атомының теориясының дамуы. Бор теориясының өте маңызды нәтижесі сутегі атомының спектрін түсіндіру болды. Атомдық спектрлер теориясының дамуындағы келесі қадамды неміс физигі А. Соммерфельд жасады. Кванттау ережелерін егжей-тегжейлі дамыта отырып, атомдардағы электрондар қозғалысының күрделі суретінен (эллиптикалық орбиталар бойымен) және сыртқы (валенттілік деп аталатын) электронның өріс скринингін ескере отырып ядро және ішкі электрондар, ол сілтілік металдар спектрлеріндегі бірқатар заңдылықтарды түсіндіре алды.

Бор атомы туралы теория рентгендік спектрлер деп аталатын құрылымға жарық түсірді. Атомдардың рентгендік спектрлері, олардың оптикалық спектрлері сияқты, берілген элементке тән дискретті сызықтық құрылымға ие. Ағылшын физигі Х. Мозли әр түрлі элементтерге тән рентгендік спектрлерді зерттей отырып, келесі заңдылықты ашты: Менделеевтің бүкіл периодтық жүйесі бойынша элементтің атомдық нөмірне пропорционалды түрде шығарылған сызықтар жиіліктерінің квадрат түбірлері элементтен элементке біркелкі өседі. Қызықты факт - Мосли заңы Менделеевтің дұрыстығын толығымен растады, ол кейбір жағдайда элементтерді кестеге атомдық салмақты жоғарылату арқылы орналастыру принципін бұзып, кейбір ауыр элементтерді жеңіл элементтерден жоғары қойды. [5]

Бор теориясының негізінде атомдар қасиеттерінің периодтылығын түсіндіруге мүмкіндік туды. Күрделі атомда ішкі қабықтан бастап электрондардың белгілі бір сандарымен дәйекті түрде толтырылатын электрон қабықтары пайда болады. Сыртқы электрон қабаттарының құрылымы мезгіл-мезгіл қайталанады, бұл периодтық жүйенің бір тобында орналасқан элементтердің химиялық және көптеген физикалық қасиеттерінің периодты қайталануын анықтайды. Бор теориясының негізінде неміс химигі В. Коссель (1916) гетерополярлы молекулалар деп аталатын химиялық өзара әрекеттесулерді түсіндірді. [5]

Алайда, атом теориясының барлық сұрақтарын Бор теориясының модельдік тұжырымдамалары негізінде түсіндіруге болмады. Ол спектрлер теориясының көптеген мәселелерін шеше алмады, бұл тек сутегі атомы мен сутегі тәрізді атомдардың спектрлік сызықтарының жиіліктерінің дұрыс мәндерін алуға мүмкіндік берді, ал бұл сызықтардың интенсивтілігі түсініксіз болып қалды; Бор интенсивтілікті түсіндіру үшін сәйкестік принципін қолдануға мәжбүр болды.

Сутегі атомына қарағанда күрделі атомдардағы электрондардың қозғалысын түсіндіруге көшкен кезде Бор модельдік теориясы тұйыққа тірелді. Қазірдің өзінде ядроның айналасында 2 электрон қозғалатын гелий атомы оның негізінде теориялық интерпретациядан бас тартты. Қиындықтар тәжірибемен сандық сәйкессіздіктермен шектелмеген. Теория атомдарды молекулаға біріктіру сияқты мәселені шешуде дәрменсіз болып шықты. Неліктен сутектің 2 бейтарап атомы бірігіп сутек молекуласын түзеді? Жалпы валенттілік табиғатын қалай түсіндіруге болады? Қатты дененің атомдарын не байланыстырады? Бұл сұрақтар жауапсыз қалды. Бор моделі шеңберінде оларды шешуге көзқарас табу мүмкін болмады.

Атомның кванттық-механикалық теориясы. Бор атомының моделінің шектелуі микробөлшектер қозғалысының классикалық тұжырымдамаларын шектеуге негізделген. Атом теориясының одан әрі дамуы үшін микробөлшектердің қозғалысы мен өзара әрекеттесуі туралы негізгі түсініктерді сыни тұрғыдан қайта қарау қажет екендігі айқын болды. Кванттау шарттарын қосумен классикалық механикаға негізделген модельдің қанағаттанарлықсыз сипатын Бордың өзі анық түсінді, оның көзқарастары атом физикасының одан әрі дамуына үлкен әсер етті. Атом физикасы дамуының жаңа кезеңінің басталуы француз физигі Луи де Бройльдің (1924) микро-объектілердің, атап айтқанда электронның қозғалысының қос табиғаты туралы айтқан идеясы болды. Бұл идея 1925-26 жылдары В. Гейзенберг пен М. Борн (Германия), Э. Шредингер (Австрия) және П. Дирак (Англия) еңбектерімен құрылған кванттық механиканың бастапқы нүктесі болды, ал қазіргі квант- оның негізінде дамыған атомның механикалық теориясы. [6]

Электронның (жалпы микробөлшектің) қозғалысы туралы кванттық механикадағы түсініктер классикалықтардан түбегейлі ерекшеленеді. Кванттық механиканың пікірінше, электрон траектория (орбита) бойымен қатты шар тәрізді қозғалмайды; электронның қозғалысы толқындардың таралуына тән кейбір ерекшеліктерге де ие. Бір жағынан, электрон әрқашан (мысалы, қақтығыстарда) бүтіндей, заряды мен массасы бөлінбейтін бөлшек ретінде әрекет етеді; сонымен бірге белгілі бір энергиясы мен импульсі бар электрондар белгілі жиілікпен (және белгілі бір толқын ұзындығымен) жазық толқын сияқты таралады. Бөлшек ретіндегі Е электронының энергиясы электрон толқынының жиілігіне қатынасымен байланысты:, және оның импульсінің - l толқын ұзындығымен қатынасы:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.