Краткая биография Датский физик, член Датского королевского общества наук (с 1917 г.), его президент в 1939 г. Родился в Копенгагене. Окончил Копенгагенский университет (1908 г.). В 1911-1912 гг. работал под руководством английского физика Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, в 1912 - 1913 гг. - в лаборатории Э. Резерфорда в Манчестерском университете. С 1916 г. - профессор Копенгагенского университета и одновременно с 1920 г. - директор созданного им Института теоретической физики. Научные работы Бора, относящиеся к теоретической физике, вместе с тем заложили основы новых направлений в развитии химии. Создал (1913 г.) первую квантовую теорию атома водорода, в которой: показал, что электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а лишь по определенным квантовым орбитам дал математическое описание устойчивости орбит, или стационарного состояния атома показал, что всякое излучение либо поглощение энергии атомом связано с переходом между двумя стационарными состояниями и происходит дискретно с выделением или поглощением планковских квантов ввел понятие главного квантового числа для характеристики электрона. Рассчитал спектр атома водорода, показав полное совпадение расчетных данных с эмпирическими. Построил (1913-1921 гг.) модели атомов других элементов Периодической системы, охарактеризовав движение электронов в них посредством главного n и побочного l квантовых чисел. Нильс Бор. Его биография и вложения в науку.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Краткая биография
Датский физик, член Датского королевского общества наук (с 1917 г.), его президент в 1939 г. Родился в Копенгагене. Окончил Копенгагенский университет (1908 г.). В 1911-1912 гг. работал под руководством английского физика Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, в 1912 - 1913 гг. - в лаборатории Э. Резерфорда в Манчестерском университете. С 1916 г. - профессор Копенгагенского университета и одновременно с 1920 г. - директор созданного им Института теоретической физики.Научные работы Бора, относящиеся к теоретической физике, вместе с тем заложили основы новых направлений в развитии химии.Создал (1913 г.) первую квантовую теорию атома водорода, в которой:показал, что электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а лишь по определенным квантовым орбитамдал математическое описание устойчивости орбит, или стационарного состояния атомапоказал, что всякое излучение либо поглощение энергии атомом связано с переходом между двумя стационарными состояниями и происходит дискретно с выделением или поглощением планковских квантовввел понятие главного квантового числа для характеристики электрона.Рассчитал спектр атома водорода, показав полное совпадение расчетных данных с эмпирическими. Построил (1913-1921 гг.) модели атомов других элементов Периодической системы, охарактеризовав движение электронов в них посредством главного n и побочного l квантовых чисел.
Нильс Бор. Его биография и вложения в науку.
(1921 .) , Заложил г основы первой физической теории Периодической системы элементов в которой связал периодичность свойств элементов с формированием электронных
. конфигураций атомов по мере увеличения заряда ядра Обосновал подразделение . групп периодической системы на главные и побочные Впервые объяснил подобие
.свойств редкоземельных элементов
(1918 .) . Сформулировал г важный для атомной теории принцип соответствия Многое , сделал для становления и интерпретации квантовой механики в частности предложил
(1927 .) . г имеющий большое значение для ее понимания принцип дополнительности . (1936 .) , Внес значительный вклад в ядерную физику Развил г теорию составного ядра
(1936 .) является одним из создателей капельной модели ядер г и теории деления ядер(1939 .), .г предсказал явление спонтанного деления ядер урана
- . Создал большую школу физиков теоретиков Член многих академий наук и научных. ( 1929 .). (1922 обществ Иностранный член АН СССР с г Нобелевская премия по физике
.).г
Постулаты Бора.Постулаты Бора.Модель атома водорода по Модель атома водорода по
Бору.Бору.
Постулаты БораПостулаты Бора
Нильс Бор1885-1962
:Первый постулат Бора атомная система , может находится только в особых стационарных
, , или квантовых состояниях каждому из которых соответствует определенная энергия En. В .стационарном состоянии атом не излучает
( Постулат находится в противоречии с классической механикой Энергия ), движущихся электронов может быть любой с электродинамикой
, . . Максвелла т к допускает возможность ускоренного движения без .излучения электромагнитных волн
: Второй постулат Бора излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с
меньшей энергией En. Энергия излученного фотона равна разности энергий .стационарных состояний
nkkn EEhv −=
h
E
h
E
h
EEv nknk
kn −=−=
При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в
, стационарное состояние с большей энергией при – излучении из стационарного с большей
энергией в стационарное состояние с меньшей.энергией
Второй постулат противоречит электродинамике, . . Максвелла т к частота излученного света
свидетельствует не об особенностях движения, .электрона а лишь об изменении энергии атома
Поглощение света – , .процесс обратный излучению, , Атом поглощая свет переходит из низших энергетический состояний в
. , высшие При этом он поглощает излучение той же самой частоты , которую излучает переходя из высших энергетических состояний в
.низшие
Поглощение света.
Модель атома водорода по БоруМодель атома водорода по Бору . Бор рассматривал простейшие круговые орбиты
r
eWp
2
−=
r
emvE
22
2−=
- потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром в . абсолютной системе единиц e – , модуль заряда электрона r –
.расстояние от электрона до ядра , Произвольная постоянная с точностью до которой определяется потенциальная
, .энергия принята равной нулюWp<0, так как взаимодействующие частицы имеют заряды противоположных
.знаковE=Eкин+Wp – .полная энергия атома
r
va сц
2
.. = - центростремительное ускорение по второму закону Ньютона .сообщает электрону на орбите кулоновская сила
r
eE
2
2
−=
r
e
r
e
mr
meE
22
222
−=−=
2
22
r
e
r
mv =mr
ev
22 =
Правило квантованияПравило квантования Из первого постулата Бора энергия может принимать только определенное
значение En.
, Электрон движется по круговой орбите то
меняютсянеорбитырадиусr
eимпульсамодульmv
−−
mvr – момент импульса в механике
[ ] сДж ⋅= - .Постоянная Планка
[ ] [ ]=⋅=⋅⋅=⇒ сДжмс
мкгmvrБор
, Бор предположил что произведение модуля импульса на радиус орбиты кратно .постоянной Планка
яквантованиправилоnгдеnmvr ,...3 ,2 ,1 , −==
Радиусы орбитРадиусы орбит
орбитрадиусыme
nr
nmrv
emrvn
2
2222
−=⇒
==
Радиусы боровских орбит меняются
дискретно с изменением числа n. Значения электронных орбит
:определяют :Наименьший радиус орбиты
eгme ;101,9 ; 28−⋅=
. 105
1 ,
92
2
1
1
водородаатомарадиуссмme
r
nгдеr
−⋅==
=
−
Размеры атома определяются квантовыми законами( радиус пропорционален квадрату постоянной
). , Планка Классическая теория не может объяснить почему атом имеет размеры порядка 10-8 .см
Энергия стационарных состоянийЭнергия стационарных состояний
Низшее энергетическое состояниеНизшее энергетическое состояние
эВДжme
En 53,1310168,22
;1 132
4
1 −=⋅−=−== −
.Атом может находится сколь угодно долго
, 13,53 – Чтобы ионизировать атом водорода ему нужно сообщить энергию эВ .энергия ионизации
:Возбуждающий атом n=2, 3, 4, …
τ = 10-8с – время жизни в возбужденном состоянии. За время τ электрон успевает совершить около ста миллионов оборотов вокруг ядра.
(n+l) n l Атомные орбитали1 1 0 1s Первый период
2 2 0 2s Второй период
3 2 1 2p
3 0 3s Третий период
4 3 1 3p
4 0 4s Четвертый период
5 3 2 3d
4 1 4p
5 0 5s Пятый период
6 4 2 4d
5 1 5p
6 0 6s Шестой период
7 4 3 4f
5 2 5d
6 1 6p
7 0 7s Седьмой период
8 5 3 5f
6 2 6d
7 1 7p
8 0 8s Начало восьмого периода
Излучение светаИзлучение света
−=
−=−=
22223
4 1111
4 knR
kn
me
h
EE nkkn
πν
:Возможные частоты излучения атома водорода
где 3
4
4 πme
R = - постоянная Ридберга R = 109737,316 см-1.
Теория Бора приводит к количественному согласию с экспериментом для значений, . частот излучаемых атомом водорода Все частоты излучений атома водорода
, образуют ряд серий каждому из которых соответствует определенное значение числа n и различные значения k > n.
Спектральные серии водородаСпектральные серии водорода Серия Лаймана – 1906 . открыл в г Теодор.Лайман Данная серия образуется при переходах
электронов с возбуждённых энергетических уровней на первый в спектре излучения и с .первого уровня на все остальные при поглощении
Серия Бальмера – 1885 . открыл в г Иоганн. Бальмер Данная серия образуется при переходах
электронов с возбужденных энергетических уровней на второй в спектре излучения и со второго уровня на все вышележащие уровни при
.поглощении Серия Пашена – 1908 . открыл в г Фридрих. Пашен Данная серия образуется при переходах
электронов с возбужденных энергетических уровней на третий в спектре излучения и с третьего уровня на все вышележащие уровни при
.поглощении
Афоризмы Н. Бора .Высшая музыкальность в области мысли
- , , , Есть два вида истины тривиальная которую отрицать нелепо и глубокая для - .которой обратное утверждение тоже глубокая истина
, .Не наше дело предписывать Богу как ему следует управлять этим миром - . Противоположность правильного высказывания ложное высказывание Но
.противоположностью глубокой истины может быть другая глубокая истина, , . , Разумеется я не верю что подкова приносит удачу Но я слышал что она
, .помогает независимо от того верят в нее или нет - , .Трудно что либо предвидеть а уж особенно будущее - , Эксперт это человек который совершил все возможные ошибки в очень узкой
.специальности , .Эта теория недостаточно безумна чтобы быть верной
, - .Ясность и истина не совпадают но ясность дополнение к истине