Стр. 15 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
13
1.2. Принцип неопределенности Гейзенберга
По аналогии с фотоном, имеющим природу частицы и волны, Де Бройль
высказал предположение, что двойственная природа присуща всем микрочас-
тицам, в том числе и электронам. Для движущихся частиц, обладающих опре-
деленной энергией, характерен поступательный импульс р = mυ. Исходя из
теории относительности, в 1924 г. Де Бройль показал, что между импульсом и
длиной соответствующей волны имеет место соотношение р = h / λ [5]. Откуда
следует, что
mυ = h / λ . (1.16)
Таким образом, частице с массой m , движущейся со скоростью υ, отвечает
волна длиной λ, которая называется волной де Бройля.
Де Бройль предложил, что каждая орбита в атоме водорода соответствует
волне, распространяющейся по окружности около ядра
атома. Стационарная орбита возникает в том случае, когда
волна непрерывно повторяет себя после каждого оборота
вокруг ядра. Другими словами, стационарная орбита соот-
ветствует круговой стоячей волне де Бройля на длине ор-
биты (рис. 1.2).
Движение электрона-волны в этом случае следует
себе представлять как пульсирующее движение, распро-
страняющееся от ядра, и, вследствие кулоновского при-
тяжения, вновь возвращающегося к ядру.
Гипотеза де Бройля позволила объяснить, почему
электрон в атоме может существовать только на стацио-
нарных орбитах. Стационарными орбитами в атоме могут
быть только такие, на длине окружности которых должно укладываться целое
число длин волн электрона (волновое условие устойчивой орбиты) λ, то есть
nλ = 2πr.
Такая волна называется «стоячей» (рис. 1.2). Стоячая волна для внешнего
наблюдателя неподвижна, а заключенная в ней энергия E = hv = hс / λ соответ-
ствует энергии электрона на данной орбите. Эта картина наглядно показывает,
что квантовое число n может быть только целым.
Рис. 1.2. Разрешенные (а) и неразрешенные
(б) стоячие волны электрона в атом
Де Бройль