32Теория строения атома Бора- Зоммерфельда.

32Теория строения атома Бора- Зоммерфельда.

Теория Бора была далее развита А. Зоммерфельдом, который доказал, что при отыскании стационарных состояний должны учитываться не только круговые, но и эллиптические орбиты, а также и и пространственная ориентация, которой орбиты могут приобретать в магнитном поле. Все это привело к введению в теорию новых квантовых чисел. Те же квантовые числа, что и в теории Бора - Зоммерфельда, но в другом толковании достаем при определении стационарных состояний в квантовой механике.

Для энергетических уровней  ионов расчеты проведены с учетом эллиптичности орбит, как и расчеты, основанные на квантовой механике, дают формулу, которая совпадает по формуле:

где n - главное квантовое число, которое определяет размеры орбиты. От этого числа зависит главным образом энергия электрона в атоме. Оно может приобретать только целочисленных значений (n = 1, 2, 3,... ).

Согласно теории Бора, которая ограничивалась случаем круговых орбит, момент импульса L электрона в атоме определяется только главным квантовым числом:

В теории Бора - Зоммерфельда, которая учитывает возможность эллиптических орбит, момент импульса электрона также является величине, кратной h(2π ), т. е. элементарному момента импульса, но его значение определяется уже не главным квантовым числом л, а другим квантовым числом l, которое называют орбитальным, побочным, или азимутальной.

33. Квантовая механика. Основные положения квантовой механики: квантование энергии, корпускулярно-волновой характер движения микрочастиц, вероятностный метод описания микрообъектов.

Квантовая механика – теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц в заданных внешних полях. Создана в 1924-1926 гг. (Луи де Бройль, Э. Шредингер, В. Гейзенберг и П. Дирак). Важнейшую роль в ее подготовке и развитии имели исследования М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора, М. Борна и других ученых.

Квантовая (движение микрообъектов) и классическая механика (движение макрообъектов) используют общие принципы: законы сохранения энергии, массы, заряда и импульса. В отличие от классической, квантовая механика основывается на представлении о квантовании энергии, волновом характере движения микрочастиц и вероятностном (статистическом) методе описания микрообъектов.

Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц. Явление фотоэффекта (А. Г. Столетов, 1889 г. ), заключающееся в выбивании электронов с поверхности металлов, показало, что свет является потоком частиц-фотонов (корпускулярное свойство). С другой стороны, интерференция света (наложение световых волн) и дифракция (рассеяние световых лучей, проходящих через дифракционную решетку) свидетельствуют о волновых свойствах света.

Квантовая механика имеет статистический характер. Она не позволяет определить местонахождение частицы в пространстве или траекторию, по которой движется частица. С помощью волновой функции можно лишь предсказать, с какой вероятностью частица может быть обнаружена в различных точках пространства.

На первый взгляд может показаться, что квантовая механика дает менее точное описание движения частицы, чем классическая механика, которая определяет «точно» местоположение и скорость частицы в каждый момент времени. Однако в действительности это не так. Квантовая механика гораздо глубже вскрывает истинное поведение микрочастиц. Она лишь не определяет того, чего нет на самом деле. В применении к микрочастицам понятия определенного местоположения и траектории вообще теряют смысл. Движение по определенной траектории несовместимо с волновыми свойствами, что становится совершенно очевидным, если проанализировать существо опытов по дифракции.

Описание микрообъектов не может быть дано на основе классической механики, в которой нет места корпускулярно-волновому дуализму. Однозначной характеристикой микрочастицы в квантовой механике является волновая функция - величина, позволяющая определить параметры движения в заданных внешних условиях. Математически волновая функция описывает некоторый процесс, периодический во времени и в пространстве, длина волны которого определяется формулой де Бройля. Однако природа этого процесса не имеет аналогов в макромире, сама волновая функция - ненаблюдаемая величина, не имеющая физического смысла. В квантовой механике с ней связывают так называемые «волны вероятности», так как квадрат амплитуды волной функции является мерой вероятности обнаружения микрочастицы в какой-либо области пространства. Хотя основное уравнение квантовой механики позволяет однозначно определить зависимость волновой функции от координаты и времени в определенных условиях движения микрообъекта, оно фиксирует связь не осуществившихся событий, а потенциальных возможностей этих событий и выражающих их вероятностей. Поэтому однозначная причинно-следственная связь событий, проявляющаяся в классической механике, не свойственна микромиру, здесь эта связь включает и необходимое, и случайное. Даже зная начальное состояние и условия движения микрообъекта, невозможно однозначно предсказать его последующее поведение. Описание его состояния с помощью волновой функции отражает изначально присущую микрообъектом вероятностность поведения. Не наглядность создаваемых квантовой механикой моделей микромира не противоречит объективности даваемых ею знаний, но отражает качественное отличие свойств объектов микро- и макромира