Главная > Физика > Квантовая механика, Т.1
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 9. Квантование энергетических уровней атомов

В 1913 г. Бор предложил общую схему объяснения атомных спектров, дополнив гипотезу существования квантов света новым постулатом, несовместимым с классическими понятиями, а именно постулатом квантования энергетических уровней атомов.

Согласно Бору атом не ведет себя как классическая система, способная непрерывно излучать энергию. Он может пребывать только в некотором числе стационарных состояний, или квантовых состояний, характеризуемых вполне определенной энергией. Говорят, что эйергия атома квантуется. Энергия атома может изменяться только скачкообразно, причем каждый скачок соответствует переходу из одного квантового состояния в другое.

Этот постулат позволяет уточнить механизм поглощения или испускания кванта света. Атом с энергией может претерпеть переход в состояние с большей энергией поглощая фотон при условии сохранения полной энергии, т. е.

Аналогичным образом атом может совершить переход на более низкий уровень энергии испуская фотон при выполнении соотношения

Атом, находящийся на самом низком уровне эйергии (в основном состоянии), не может излучать: он устойчив.

Таким образом объясняется существование характерного для атома линейчатого спектра излучения, удовлетворяющего правилу Ридберга — Ритца: спектральные термы равны, с точностью до множителя энергиям квантовых состояний атома. В частном случае атома водорода формула Бальмера получается, если предположить, что уровни энергии атома даются формулой

Другим подтверждением квантования энергетических уровней атома является опыт Франка и Герца по неупругому рассеянию электронов на атомах (1914 г.). В этом опыте атомы бомбардируются монокинетическими электронами, причем измеряется кинетическая энергия рассеянных электронов. Пусть есть последовательность квантованных энергетических уровней атома, кинетическая энергия падающих электронов. В условиях эксперимента атомы мишени практически все находятся в основных состояниях. Пока Т не превосходит разность между основным и первым возбужденным уровнями атома, атом не может поглотить энергию электрона, и все столкновения являются упругими. Но если оказываются возможными и неупругие столкновения, при которых электрон теряет энергию, равную а атом переходит в первое возбужденное состояние. Именно это явление и

наблюдается в эксперименте. При можно наблюдать столкновения, сопровождающиеся переходами во второе возбужденное состояние, и т. д.

Следовательно, квантование энергетических уровней атомов надо рассматривать как экспериментальный факт. Это свойство не является присущим только атомам. Многочисленные опыты, в частности спектроскопические, показали, что квантование энергетических уровней имеет место в молекулах и в более сложных системах частиц. Мы имеем дело с самым общим свойством вещества, которое никак не может быть объяснено классической корпускулярной теорией.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление