Стр. 12 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

10

Еще задолго до работ Бора было известно, что спектр атомарного водоро-

да состоит из линий, которые группируются в серии, причем частота колебаний

ν в каждой из этих серий выражается соотношением

ν

=

R

(1/

a

2

– 1/

b

2

), (1.15)

где

R

– постоянная;

а

и

b

– целые числа.

Экспериментальное значение

R

, определенное с большой точностью, рав-

но 109677,581 см

-1

. Такое согласие теории с экспериментом явилось крупным

успехом теории Бора.

Как видно, уравнение (1.14), выведенное из теории Бора, сходно с урав-

нением (1.15), полученным экспериментально на основании анализа спектра

атома водорода.

Успехи теории Бора в объяснении спектральных закономерностей в изу-

чении атома водорода были значительны. Стало ясно, что атомы – это кванто-

вые системы. Энергетические уровни стационарных состояний атомов

дискретны. Почти одновременно с созданием теории Бора было получено пря-

мое экспериментальное доказательство существования стационарных состоя-

ний атома и квантования энергии.

Дискретность энергетических состояний атома была продемонстрирована

в опыте Д. Франка и Г. Герца (1913 г.), в котором исследовалось столкновение

электронов с атомами ртути. Оказалось, что если энергия электронов меньше

4,9 эВ, то их столкновение с атомами ртути происходит по закону абсолютно

упругого удара. Если же энергия электронов равнялась 4,9 эВ, то столкновение

с атомами ртути приобретало характер неупругого удара, то есть в результате

столкновения с неподвижными атомами ртути электроны полностью теряют

свою кинетическую энергию. Это означает, что атомы ртути поглощают энер-

гию электрона и переходят из основного состояния в свое первое возбужденное

состояние

E

2

–

E

1

= 4,9 эВ.

Согласно боровской концепции, при обратном самопроизвольном пере-

ходе атома ртуть должна испускать кванты с частотой

Спектральная линия с такой частотой действительно была обнаружена в

ультрафиолетовой части спектра при излучении атомов ртути.

Половинчатая, полуклассическая теория Бора явилась важным этапом в

развитии квантовых представлений, введение которых в физику требовало кар-

динальной перестройки механики и электродинамики. Такая перестройка была

осуществлена в 20 – 30-х годах XX века.