Рассказ из жизни атома по физике

Представление об атоме, состоящем из мельчайшего ядра и электронных облаков, возникло в физике не сразу. На рубе­же XIX—XX вв. приоритетной казалась модель атома, пред­ложенная в 1897 г. английским физиком Дж. Дж. Томсоном, открывшим электрон. Томсон считал, что атом состоит из положительно заряженного вещества, внутрь которого вкраплены электроны, как «пудинг с изюмом».И только по­сле изучения рассеяния α-частиц веществом Резерфорд в 1911 г. предложил планетарную модель атома, состоящего из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Однако он хорошо понимал уязвимость этой модели и говорил, что зна­ет, как выглядит атом, но не знает, как он устроен. Пробле­ма заключалась в том, что «классические» электроны долж­ны при вращении излучать энергию и падать на ядро. В классической физике существование стабильных «плане­тарных» атомов невозможно. Но ведь мы-то существуем, а мы состоим из атомов.Для регистрации рассеян­ных α-частиц Резерфорд использовал сцинтилляционные счетчики, созданные им в 1908 г. совместно с Гейгером. А чтобы интер­претация опытов была объ­ективной, как рассказывал П. Л. Капица, счет сцинтил­ляций, обработку результа­тов и построение графиков выполняли люди, которые не знали, что должно полу­читься. Таким образом, ис­ключалась подтасовка ре­зультатов. Лаборатория Резерфорда славилась тем, что там не было сделано ни одного ошибочного откры­тия!Нужны были новые идеи, чтобы раз­решить этот парадокс. И первый шаг сделал датский физик Нильс Бор в 1913 г. Он предположил, что состояния электро­на в атоме «квантуются», т. е. электрон в атоме может нахо­диться только на определенных орбитах, для которых вы­полняется условиеmvr = nћ,где m — масса, v — скорость, r — радиус орбиты электрона, ћ = 1,05 • 10-34 Дж•с — постоян­ная Планка, n — целое положительное число.И хотя впос­ледствии выяснилось, что это условие неточно, теория Бора «зафиксировала» стабильность атома и объяснила дискрет­ность атомных спектров. Интересно, что в этой теории в ре­зультате наложения «ошибки на ошибку» были получены правильные значения энергий электрона в атоме водорода. Последовательное же описание атомов и ионов оказалось возможным только после создания квантовой механики.Квантовая механика объясняет устойчивость атомов, позво­ляет для простых атомов достаточно точно вычислить уров­ни энергии, с помощью приближенных методов рассчитать характеристики сложных атомов, обосновывает периодиче­скую таблицу элементов, описывает электрические и маг­нитные свойства атомов.