6. Теорія Бора для атома водню. Постулати Бора

Датський фізик Нільс Бор (1885-1962) в 1913 р . створив першу квантову теорію атома, зв'язавши в єдине ціле емпіричні закономірності лінійчатих спектрів водню, ядерну модель атома Резерфорда і квантовий характер випромінювання і поглинання світла.

В основу своєї теорії Бор поклав три постулати, з приводу яких американський фізик Л. Купер зауважив: «Звичайно, було дещо самовпевнено висувати пропозиції, що суперечать електродинаміки Максвелла і механіки Ньютона, але Бор був молодий».

Перший постулат (постулат стаціонарних станів): в атомі електрони можуть рухатися тільки по певних, так званим дозволеним, або стаціонарним, кругових орбіт, на яких вони, незважаючи на наявність у них прискорення, не випромінюють електромагнітних хвиль (тому ці орбіти названі стаціонарними). Електрон на кожній стаціонарній орбіті володіє певною енергією E n.

Другий постулат (правило частот): атом випромінює або поглинає квант електромагнітної енергії при переході електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу:

hv = E 1 - E 2,

де E 1 і E 2 - енергія електрона відповідно до і після переходу.

При E 1> E 2 відбувається випромінювання кванта (перехід атома із одного стану з більшою енергією в стан з меншою енергією, тобто перехід електрона з будь-якою дальньої на будь-яку ближню від ядра орбіту); при E 1 <E 2 - поглинання кванта (перехід атома в стан з більшою енергією, тобто перехід електрона на більш віддалену від ядра орбіту).

Будучи впевненим, що постійна Планка повинна відігравати основну роль в теорії атома, Бор ввів третій постулат (правило квантування): на стаціонарних орбітах момент імпульсу електрона L n = m e υ n r n кратний величині = h / (2π), тобто

m e υ n r n = nh, n = 1, 2, 3, ...,

де = 1,05 · 10 -34 Дж · с - постійна Планка (величина h / (2π)) є настільки часто, що для неї введено спеціальне позначення («аш» з рискою; в даній роботі «аш» - пряме); m е = 9,1 · 10 - 31 кг - Маса електрона; r п - радіус n-й стаціонарної орбіти; υ n - швидкість електрона на цій орбіті.