Квантовые постулаты Бора и волновые свойства микрочастиц. Гипотеза де Бройля - Квантовая механика
Следующий шаг в развитии представлений об устройстве атома сделал в 1913 году выдающийся датский физик Н. Бор. Проанализировав всю совокупность опытных фактов, Бор пришел к выводу, что при описании поведения атомных систем следует отказаться от многих представлений классической физики. Он сформулировал постулаты, которым должна удовлетворять новая теория о строении атомов. Первый постулат Бора гласит: атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия EN. В стационарных состояниях атом не излучает.
Этот постулат находится в явном противоречии с классической механикой, согласно которой энергия движущегося электрона может быть любой. Он находится в противоречии и с электродинамикой, так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн. Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней, каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию.
Второй постулат Бора (правило частот) формулируется следующим образом: при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией EN в другое стационарное состояние с энергией EM излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний (рис. 5):
HvNm = |En - Em|
Рисунок 5. Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения и испускания фотонов
Второй постулат Бора также противоречит электродинамике Максвелла, так как частота излучения определяется только изменением энергии атома и никак не зависит от характера движения электрона. Используя квантовую постоянную h, отражающую дуализм света, Н. Бор показал, что эта величина определяет также и движение электронов в атоме (и что законы этого движения существенно отличаются от законов классической механики). Этот факт позднее был объяснен на основе универсальности корпускулярно-волнового дуализма, содержащегося в гипотезе де Бройля.
Третий постулат Бора гласит: в стационарном состоянии электрон может двигаться только по такой ("разрешенной") орбите, радиус которой удовлетворяет условию:
Mur = nh,
Где Ти - импульс с электрона, n - номер стационарного состояния (n = 1, 2, 3...).
Теория Бора не отвергла полностью законы классической физики при описании поведения атомных систем. В ней сохранились представления об орбитальном движении электронов в кулоновском поле ядра. Классическая ядерная модель атома Резерфорда была дополнена в теории Бора идеей о квантовании электронных орбит. Поэтому теорию Бора иногда называют полуклассической.
В 1923 году произошло примечательное событие, которое в значительной степени ускорило развитие квантовой физики. Французский физик Л. де Бройль выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также и волновыми свойствами.
Согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связаны, с одной стороны, корпускулярные характеристики - энергия E и импульс p, а с другой стороны, волновые характеристики - частота н и длина волны л.
Корпускулярные и волновые характеристики микрообъектов связаны такими же количественными соотношениями, как и у фотона:
E = hv, p = m? =
Гипотеза де Бройля основывалась на соображениях симметрии свойств материи и не имела в то время опытного подтверждения. Но она явилась мощным революционным толчком к развитию новых представлений о природе материальных объектов.
Похожие статьи
-
Будущее квантовой механики - Квантовая механика
Вначале 20 в. выяснилось, что классическая механика И. Ньютона имеет ограниченную область применимости и нуждается в обобщении. Во-первых, она не...
-
Открытие явления фотоэффекта - Квантовая механика
В 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888-1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта...
-
Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома - Квантовая механика
Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных принадлежит Дж. Томсону (1903 г.). Он считал, что атом представляет...
-
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ - Квантовая механика
Вначале 20 в. выяснилось, что классическая механика И. Ньютона имеет ограниченную область применимости и нуждается в обобщении. Во-первых, она не...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Квантовая механика
Три четверти века назад Нильс Бор сказал: "Кто не остался в шоке от квантовой теории, тот ее не понял". В наше время остается только признать, что...
-
Квантовый механика атом Квантовая механика - теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул,...
-
Введение, Современная физическая картина мира - От физики существующего к физике возникающего
Представленная работа посвящена теме "От физики существующего к физике возникающего". Проблема данного исследования носит актуальный характер в...
-
Положения и принципы современной квантовой механики - Квантовая механика
Еще одной очень важной особенностью этой науки, в отличие от классической ньютоновской механики, является невозможность разделить микрообъект и...
-
Хаос как основа порядка - Хаос и порядок. Явление самоорганизации
Рассмотрим кинетическую энергию совокупности частиц. Если вдруг окажется, что все частицы движутся в одном и том же направлении с одинаковыми скоростями,...
-
Заряженная частица при прохождении через вещество теряет свою энергию вследствие ионизационного торможения. Ионизационное торможение - это механизм...
-
Синергетика хакен неустойчивость диссипативный Бельгийский физик и физикохимик российского происхождения. Лауреат Нобелевской премии по химии 1977 года,...
-
Изменения свойств поверхности - Строгие постулаты Коха
Заражение клеток трансформирующими вирусами приводит не только к упомянутым выше изменениям их морфологии и способности к размножению, но и к резко...
-
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть...
-
Химический состав микробов. Вода составляет основную массу микробной клетки - в капсульных бактериях ее больше, в бациллах меньше. В Aerobacter aceti...
-
Агент, вызывающий у дроздофилы чувствительность к СО - Строгие постулаты Коха
Важная серия исследований была посвящена изучению трансмиссивного агента, контролирующего чувствительность к СО некоторых рас дроздофилы. При...
-
Функциональная единица наследственности, его свойства - Этические принципы научных исследований
Ген - это элементарный материальный наследственный фактор, определяющий строение белковой полипептидной цепи. Это участок ДНК, кодирующий развитие...
-
Вирус белок генетический фаг Основные проблемы и явления Бактериофаги являются паразитами представителей почти всех групп прокариотических организмов от...
-
Энергия - Естествознание - единая наука о природе
Земля планета солнечной энергии. "Живая сила" Лейбница. Основы термодинамики. Энтропия. Демон Максвела. На нашей планете основным источником энергии...
-
Человеческий организм представляет собой единое целое, в котором все отдельные системы и органы развиваются и функционируют во взаимной зависимости и...
-
Обмен веществ и энергии - физико-химическая основа жизни - Материальная сущность жизни
Живая материя имеет в основе те же физические свойства, что и неживая. В традиционном понимании материя представляет совокупность вещества и поля,...
-
НМС - это синапс между аксоном мотонейрона и мышечным волокном. Синапс состоит из пресинаптической мембраны, синаптической щели и постсинаптической...
-
Введение - Неклассическая наука и ее концептуальные основы
Если проследить развитие науки в западноевропейской культуре, начиная с XVI в. - времени становления классической науки, то можно увидеть изменения...
-
ТРЕТЬЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ - Законы термодинамики и их место в современной картине мира
Третье начало термодинамики (теорема Нернста): энтропия физической системы при стремлении температуры к абсолютному нулю не зависит от параметров системы...
-
Фотохимические реакции - Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды
ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ - химические превращения, протекающие под действием света в видимой и ультрафиолетовой области спектра. Еще в античные временя...
-
Нуклоны в ядрах находятся в состояниях, существенно отличающихся от их свободных состояний. За исключением ядра обычного водорода, во всех ядрах имеется...
-
Изменения свойств клеток, определяющие рост и размножение. - Строгие постулаты Коха
Большинство нормальных клеток, размножаясь, прикрепляются к субстрату (к стеклянной или пластмассовой стенке сосуда). Нормальные клетки перестают...
-
Основные свойства живых клеток - Цитологические исследования
Изучение живых клеток пролило свет на их жизненно важные функции. Было установлено, что последние можно разбить на четыре категории: подвижность,...
-
Общие методы изучения вирусов - Строгие постулаты Коха
О присутствии вируса в организме как при спонтанном заболевании, так и при экспериментальном заражении хозяина судят по появлению тех или иных...
-
Утрата инфекционности, Серологические методы - Строгие постулаты Коха
Как правило, чувствительность вирионов данного вируса к действию тех или иных инактивирующих веществ определяется специфическими свойствами его белков,...
-
Строгие постулаты Коха - Строгие постулаты Коха
Каковы же те основные положения, сформулированные Робертом Кохом (1843-1910), которых должен придерживаться микробиолог при каждом обнаружении...
-
Вирусы животных - Строгие постулаты Коха
Адсорбция и проникновение в клетку Первые этапы вирусной инфекции, независимо от того, о каком вирусек идет речь, традиционно принято называть...
-
Бактериофаг - Строгие постулаты Коха
Бактериофаг является умеренным фагом, т. е. он может либо переходить из клетки в клетку в процессе инфекции, либо передаваться от одного поколения к...
-
Сборка вирионов - Строгие постулаты Коха
В отличие от ранних этапов развития фага ход сборки капсидов и полных вирионов не программируется последовательной экспрессией фаговых генов....
-
Связь между строением вириона и началом инфекции - Строгие постулаты Коха
Длинные нити (фибриллы) отростка служат для специфического узнавания фагом определенных участков на поверхности клетки-хозяина, к которым он...
-
Типы организации вирионов - Строгие постулаты Коха
Основным структурным компонентом вириона является капсид, в котором заключена нуклеиновая кислота. Капсиды построены из белковых субъединиц, собранных...
-
Культуральные свойства холеры. Рост возбудителя холеры. - Пути передачи кишечных инфекций
Холерный вибрион предпочитают аэробные условия и быстро погибает в анаэробных. Температурный оптимум 37 °С. Вибрион холеры хорошо растет на простых...
-
Вирусы как независимые генетические системы Какое место занимают вирусы в биологическом мире? Каково их происхождение и кто их ближайшие родственники?...
-
Цитологические данные, полученные при изучении вирусных инфекций - Строгие постулаты Коха
В течение долгого времени считали, что репликация ВТМ происходит только в цитоплазме. Однако некоторые данные, полученные при цитологических и...
-
Проверка гипотезы - Оценка методологического качества клинических исследований
Использование статистических методов тесно связано с представлениями о процессе познания. При столкновении с неизвестными явлениями ученые сначала...
-
На плотных питательных средах микробы растут в виде колоний. Колонии разных микробов отличаются по форме, размерам, консистенции, цвету и другим...
Квантовые постулаты Бора и волновые свойства микрочастиц. Гипотеза де Бройля - Квантовая механика