Бор теориясын кванттық механикалық теориямен салыстыру

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министірлігі

Семей қаласындағы Шәкәрім атындағы Мемлекеттік университеті

СӨЖ

Тақырыбы: Бор теориясын кванттық механикалық теориямен салыстыру. Штерн-Герлах тәжірибелері

Семей 2015

Мазмұны:

Кіріспе3

1 Бор теориясы4

1. 1 Бор қағидалары4

1. 2 Штерн - Герлах Тәжириебесі5

Қорытынды6

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі7

Кіріспе

20 ғасырдың бас кезінде классикалық физикада түсінік таппаған бірнеше құбылыстар (қызған дененің сәуле шығаруы, фотоэффект, Резерфорд атомының орнықтылығы, т. б. ) тәжірибе жүзінде ашылды.

Атом құрылысын зерттеу кезінде, атом ішіндегі электрон қозғалысының классикалық физика заңдарына бағынбайтындығы және олардың энергияларының мүмкін болатын мәндері үздіксіз өзгермей, тек энергия деңгейлерінің дискретті қатарын құрайтындығы анықталды. Оң зарядты нүктелік ядро туғызатын өрісте қозғалатын электронға классикалық механиканың теңдеулерін қолдануға болмайды, яғни механика мен электрдинамика заңдарына негізделген Э. Резерфорд пен Н. Бор жасаған атом моделі орнықсыз болуға тиіс. Бірақ тәжірибе жүзінде атомның орнықты жүйе екендігі дәлелденді. Атомдарда стационар күйлер мен энергия деңгейлерінің бар екендігі Франк-Герц тәжірибесінде (1913-14) дәлелденді. Тәжірибеде байқалған атомдық құбылыстарды үйлестіру мақсатында Бор 1913 жылы екі қағида (постулат) және оларға қосымша сәйкестік принципін ұсынды. Бор квант тұрақтысы h-ты пайдалана отырып, заңдары классикалық механика заңдарынан өзгеше, сутек және сутек типтес атомдағы электрондардың қозғалысын анықтады. Сонымен қатар Бор теориясының жетістіктерімен бірге кемшіліктері де байқалды. Бұл теория электрондардың күрделі атомдардағы қозғалысын, атомдардың бір-бірімен байланысып молекулалар түзетіндігін, т. б. түсіндіре алмады. Атом теориясының одан әрі дамуына классикалық теорияның ұғымдары (траектория, орбита, т. б. ) кедергі болды.

1 Бор теориясы 1. 1 Бор қағидалары

Бор қағидалары, Бор постулаттары - даниялық физик Бордың атомның орнықты (стационар) күйін және спектрлік заңдылықтарын түсіндіруге арналған негізгі болжамдары (1913) . Сутек атомының сызықтық спектрін (Бальмер-Ридберг формуласы), атомның ядролық моделі мен жарық сәулесінің квантты шығарылуы мен жұтылуын түсіндіру мақсатында Нильс Бордың 1913 жылы тұжырымдаған жорамалдары:

Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды. Бірінші қағида немесе орнықты күйлер қағидасы: атомдағы электрондар кез келген энергиясы бар орбиталармен емес, тек белгілі бір энергиясы бар орбиталар бойымен қозғалады. Оларды орнықты орбиталар деп атайды. Орнықты орбиталардың энергиясы тек белгілі бір дискретті (үзікті) мәндерді ғана иеленеді. Электрондар мұндай орнықты орбита бойымен қозғалып жүргенде сәуле шығармайды(1-сурет) .

1-сурет. Сутекті атомның (Z - ядро заряды) Борлық моделі, мұндағы теріс зарядты электрон атом бұлтшасында орналасып аз бірақ оң зарядталған атом ядросын қоршайды. Электронның орбитадан орбитаға өтуі электрмагниттық энергия квантының (hν) шағылуымен немесе жұтылуымен өтеді.

Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады

E_{n} - E_{m} = h\nu

(1)

Мұндағы $E_{n}$ және $E_{m}$ осы стационар күйлердiң энергиясы, ал һ - Планк тұрақтысы, ν - шығарылған не жұтылған сәуле фотонының жиілігі. Екінші қағида немесе сәуле шығарудың жиіліктік шарты: атом бір орнықты күйден екінші бір сондай күйге ауысқанда ғана жарықтың бір фотонын жұтады не шығарады. Шығарылған не жұтылған фотонның энергиясы (һν) екі орнықты күй энергияларының айырымына тең.

Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы.

Стационарлық күйдегі атомдардың шеңбер бойымен қозғалғанда импульс моменттері тек дискретті мән қабылдай алады

Осы қағидалар негізінде құрылған Бор теориясы тек сутек және сутек тәріздес атомдардың құрылысын түсіндіруге қолданылады. Бор қағидалары классикалық физика заңдылықтарына толығымен қайшы келеді. Бұл қағидалар - микродүние қасиеттерін түсіндіру үшін табылған алғашқы тұжырымдар. Атом құрылысы кванттық механика арқылы ғана толық түсіндіріледі[1] .

1. 2 Штерн - Герлах Тәжириебесі

Штерн - Герлах Тәжириебесі - атомның магниттік моментінің бар екендігін және оның сыртқы магнит өрісі бағытындағы проекциясының нақтылы бір дискретті мәндер ғана қабылдайтындығын (кеңістіктік квантталу құбылысы) дәлелдейтін тәжірибе. Тәжірибені әуелі күміс атомдарын, содан кейін басқа да атомдарды пайдалана отырып, 1922 жылы неміс ғалымдары О. Штерн мен В. Герлах жүзеге асырды. Штерн - Герлах Тәжириебесінде зерттелетін заттан ( мысалы, күміс) жасалған пеш (К) ауасы сорылып алынған ыдысқа орналастырылады (қаласурет) . Пеш қызған кезде буланған күміс атомдарының жіңішке шоғы ВВ саңылаулардан өтіп, SN электрмагнит полюстерінің арасындағы әр текті магнит өрісі арқылы РР пластинкасына барып түседі. Содан пластинка бетінде күміс атомдарының ізі пайда болады. Штерн - Герлах Тәжириебесінде күміс атомдарының шоғы әр текті магнит өрісі арқылы өткен кезде, ондағы (Н) күші әсер етіп, оларды алғашқы түзу сызықты қозғалыс бағытынан ауытқытады, мұндағы - жеке атомның магниттік моменті, Н - магнит өрісінің кернеулігі. Классик. теория бойынша мен Н арасындағы бұрышқа ешқандай шек қойылмайтындықтан, РР пластинкада тек біртұтас енді жолақ байқалуы тиіс еді. Ал тәжірибе нәтижесі бұдан өзгеше болып шықты: күміс атомдарының магнит өрісін қоспай тұрғандағы пластинка (РР) бетінде қалдыратын жіңішке сызық тәрізді ізінің орнына, олардың әр текті магнит өрісінен өткеннен кейін қалдыратын ізі, онымен салыстырғанда симметриялы болып орналасқан 2 жіңішке сызық түрінде (басқа атомдар жағдайында одан да көп) пайда болатындығы байқалды. Бұл нәтиже кванттық теория болжаған кеңістіктік квантталудың бар екендігін дәлелдейді. Атомдардың бұрыштық моментінің бар екендігі, олардағы электрондардың меншікті (өзіндік) моменттерінің (спинінің) бар екендігі арқылы түсіндіріледі. Тәжірибе кезінде қолданылған атомдардың орбиталық моменті алғашқыда нөлге тең болуға тиіс. Ол момент сыртқы магнит өрісінің әсерінен байқалды. Ал спин сыртқы өріс бағытында екі

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.