Реферат: Нільс Бор і яго квантавыя пастулаты

Паглынанне святла - працэс, зваротны выпраменьванню. Атам, паглынаючы святло, пераходзіць з найнізкіх энергетычных станаў у вышэйшыя. Пры гэтым ён паглынае выпраменьванне той жа самой частоты, якую выпраменьвае, пераходзячы з вышэйшых энергетычных станаў у найнізкія. На малюнку 168, бы стрэлкамі намаляваныя пераходы атама з адных станаў у іншыя з паглынаннем святла.

На аснове двух пастулатаў і правілы квантавання Бор вызначыў радыўс атама вадароду і энергіі стацыянарных станаў атама. Гэта дазволіла вылічыць частоты выпраменьваных і атамам электрамагнітных хваль.

У 1913 г. Бор прапанаваў сваю тэорыю будынка атама, у якой яму атрымалася з вялікім мастацтвам узгадніць спектральныя з'явы з ядзернай мадэллю атама, дастасаваўшы да апошняй так званую квантавую тэорыю выпраменьвання, уведзеную ў навуку нямецкім навукоўцам-фізікам Планкам. Сутнасць тэорыі квантаў зводзіцца да таму, што прамяністая энергія выпускаецца і паглынаецца не бесперапынна, як прымалася раней, а асобнымі малымі, але цалкам вызначанымі порцыямі - квантамі энергіі. Запас энергіі якое выпраменьвае цела змяняецца скокамі, квант за квантам; дробавы лік квантаў цела не можа ні выпускаць, ні паглынаць. Велічыня кванта энергіі залежыць ад частаты выпраменьвання: чым больш частата выпраменьвання, тым больш велічыня кванта. Кванты прамяністай энергіі завуцца таксама фатонамі. Ужыўшы квантавыя паданні да кручэння электронаў вакол ядры, Бор паклаў у аснову сваёй тэорыі вельмі адважныя здагадкі, або пастулаты. Хоць гэтыя пастулаты і супярэчаць законам класічнай электрадынамікі, але яны знаходзяць сваё апраўданне ў тых дзіўных выніках, да якіх прыводзяць, і ў тым найпоўнай згодзе, якое выяўляецца паміж тэарэтычнымі вынікамі і вялізным лікам эксперыментальных фактаў. Пастулаты Бора складаюцца ў наступным: Электрон можа рухацца вакол не па любых арбітах, а толькі па такіх, якія задавальняюць вызначанымі ўмовам, выцякаючым з тэорыі квантаў. Гэтыя арбіты атрымалі назоў устойлівых або квантавых арбіт. Калі электрон рухаецца па адной з магчымых для яго ўстойлівых арбіт, то ён не выпраменьвае. Пераход электрона з выдаленай арбіты на бліжэйшую суправаджаецца стратай энергіі. Страчаная атамам пры кожным пераходзе энергія ператвараецца ў адзін квант прамяністай энергіі. Частата выпраменьванага пры гэтым святла вызначаецца радыўсамі тых двух арбіт, паміж якімі здзяйсняецца пераход электрона. Чым больш адлегласць ад арбіты, на якой знаходзіцца электрон, да той, на якую ён пераходзіць, тым больш частата выпраменьвання. Найпростым з атамаў з'яўляецца атам вадароду; вакол ядры якога круціцца толькі адзін электрон. Зыходзячы з прыведзеных пастулатаў, Бор разлічыў радыўсы магчымых арбіт для гэтага электрона і знайшоў, што яны ставяцца, як квадраты натуральных лікаў: 1 : 2 : 3 : ... n Велічыня n атрымала назоў галоўнага квантавага ліку. Радыўс найблізкай да ядра арбіты ў атаме вадароду ўраўноўваецца 0,53 ангстрэма. Вылічаныя адгэтуль частоты выпраменьванняў, суправаджалых пераходы электрона з адной арбіты на іншую, апынуліся ў дакладнасці супадальнымі з частотамі, знойдзенымі на досведзе для ліній вадароднага спектру .Тым самым была даказаная правільнасць разліку ўстойлівых арбіт, а разам з тым і пастулатаў Бора для такіх разлікаў. У далейшым тэорыя Бора была распаўсюджаная і на атамную структуру іншых элементаў, хоць гэта было з некаторым цяжкасцямі з-за яе навізны.

Тэорыя Бора дазволіла дазволіць вельмі важнае пытанне аб размяшчэнні электронаў у атамах розных элементаў і ўсталяваць залежнасць уласцівасцяў элементаў ад будынка электронных абалонак іх атамаў. У цяперашні час распрацаваныя схемы будынка атамаў усіх хімічных элементаў. Аднак, мець на ўвазе, што ўсе гэтыя схемы гэта толькі больш або меней пэўная гіпотэза, якая дазваляе растлумачыць шматлікія фізічныя і хімічныя ўласцівасці элементаў. Як вядома, лік электронаў, якія верцяцца вакол ядра атама, адпавядае парадкаваму нумару элемента ў перыядычнай сістэме. Электроны размешчаныя па пластах, кожнаму пласту прыналежыць вызначанае якія запаўняюць або як бы што насычае яго лік электронаў. Электроны аднаго і таго жа пласта характарызуюцца амаль аднолькавым запасам энергіі, т.е. знаходзяцца прыкладна на аднолькавым энергетычным узроўні. Уся абалонка атама распадаецца на некалькі энергетычных узроўняў. Электроны кожнага наступнага пласта знаходзяцца на больш высокім энергетычным узроўні, чым электроны папярэдняга пласта. Найбольшы лік электронаў N, якія могуць знаходзіцца на дадзеным энергетычным узроўні, роўна падвоенаму квадрату нумара пласта:

N=2n*n

дзе n-нумар пласта. Акрамя таго, усталявана, што лік электронаў у вонкавым пласце для ўсіх элементаў, акрамя паладыя, не перавышае васьмі, а ў перадапошнім - васемнаццаці. Электроны вонкавага пласта, як найболей выдаленыя ад ядра і, такім чынам, найменш трывала звязаныя з ядром, могуць адрывацца ад атама і далучацца да іншых атамаў, уваходзячы ў склад вонкавага пласта апошніх. Атамы, якія страцілі аднаго або некалькіх электронаў, становяцца зараджаныя дадатна, бо зарад ядра атама перавышае суму зарадаў пакінутых электронаў. Наадварот атамы якія далучылі электроны становяцца зараджаныя адмоўна. Якія ўтвараюцца такім шляхам зараджаныя часціцы, якасна выдатныя ад адпаведных атамаў. завуцца іёнамі. Шматлікія іёны ў сваю чаргу могуць губляць або далучаць электроны, ператвараючыся пры гэтым або ў атамы, або ў новыя іёны з іншым зарадам. Тэорыя Бора аказала вялізныя паслугі фізіцы і хіміі, падыдучы, з аднаго боку, да расчынення законаў спектраскапіі і тлумачэнню механізму выпраменьвання, а з іншай - да высвятлення структуры асобных атамаў і ўсталяванню сувязі паміж імі. Аднак заставалася яшчэ шмат з'яў у гэтай вобласці, растлумачыць якія тэорыя Бора не магла.

У карціне атама па Боры, такім чынам, электроны пераходзяць уніз і ўверх па арбітах дыскрэтнымі скокамі - з адной дазволенай арбіты на іншую, падобна таму, як мы паднімаемся і спускаемся па прыступках лесвіцы. Кожны скок абавязкова суправаджаецца выпусканнем або паглынаннем кванта энергіі электрамагнітнага выпраменьвання, які мы завем фатонам.

Разумеючы і падкрэсліваючы падобныя рысы, аналогію і пераемнасць паміж тэорыяй рэлятыўнасці і канцэпцыяй дадатковасці, Бор улічваў і адрозненні паміж імі. Першым чынам гэтае адрознення ў разуменні прычыннасці. Калі тэорыя рэлятыўнасці аб'ядноўвае прычыннае прасторава-часовае апісанне фізічных з'яў, дзе прастора і час у сукупнасці з энергіяй і імпульсам утвораць адзіную карціну, то канцэпцыя дадатковасці сцвярджае, што такі класічны ідэал пры апісанні атамных працэсаў недасяжны. Тэорыя рэлятыўнасці ўяўляе сабою своеасаблівую кульмінацыю ў развіцці класічнай тэорыі, квантавая жа тэорыя якасна іншая, бо ў ёй прасторава-часовыя паданні несумяшчальныя з паняццямі энергіі і імпульсу, якія неабходныя для прычыннага апісання.

Такім чынам, у працах Бора выразна прасочваецца сувязь, аналогія, пераемнасць паміж ідэямі адноснасці і дадатковасці. Менавіта на гэтай аснове стала магчымым далейшае развіццё канцэпцыі дадатковасці. У працэсе гэтага развіцця высвятлілася, што прынцып дадатковасці ўяўляе сабою канкрэтызацыю ідэі адноснасці пры руху спазнання ад абстрактнага да пэўнага. З пазіцый матэрыялістычнай дыялектыкі відаць, што спосаб апісання не азначае фізічнага спазнання. Развіццё тэарэтыка-пазнавальнай адноснасці ад абстрактнага да пэўнага прыводзіць да ўсяго большаму пашырэнню аб'ектыўнага ў фізічным спазнанні і ўсё глыбейшаму разуменню фізічнай рэчаіснасці. У гэтым працэсе абсалютныя паданні замяняюцца адноснымі. Рэлятывісцкая фізіка адмовілася ад абсалютнай сістэмы адліку, квантавая жа механіка паказала, што хвалевыя і карпускулярныя ўласцівасці таксама не абсалютныя, а адносныя, і г.д.

Дадатковасць можа застацца незразумелай і незразуметай, калі разглядаць яе саму па сабе, па-за цэласным фізічным веданнем і яго развіцця. Але калі мы будзем бачыць у ёй момант працэсу развіцця фізічнага ведання, звязаны з ідэяй адноснасці, то зразумеем і яе сутнасць. І тады прынцып дадатковасці паўстане перад намі ва ўсёй сваёй канкрэтнасці і метадалагічнай значнасці.

У далёкім мінулым філосафы Старажытнай Грэцыі меркавалі, што ўся матэрыя адзіная, але набывае тыя або іншыя ўласцівасці ў залежнасці ад яе "сутнасці". А зараз, у наш час, дзякуючы вялікім навукоўцам, мы сапраўды ведаем, з чаго насамрэч яна складаецца.

Вывады

У востры для фізікі перыяд, калі быў назапашаны вялізны эксперыментальны матэрыял, быў патрэбен прынцыпова новы падыход для стварэння фізічнай карціны атамных працэсаў. Важная заслуга Бора складаецца ў тым, што ён знайшоў такі падыход. Ён арыентаваў фізікаў на даследаванне супярэчлівых бакоў фізічнай рэальнасці мікрасвету. Тэорыя Бора дазволіла растлумачыць цэлы шэраг складаных пытанняў будынка атама і фактаў, чаго была не ў стане зрабіць класічная фізіка. За стварэнне квантавай тэорыі планетарнага атама Бор у 1922 году быў удастоены Нобелеўскай прэміі.

У гонар Нільса Бора названы, адчынены 18 лютага 1970 года ў Аб'яднаным інстытуце ядзерных даследаванняў у Дубне, 105-й элемент перыядычнай сістэмы элементаў - нільсборый (Ns).

У сваё час П.Л. Капіца пісаў аб Бору : "Ва ўсёй сусветнай навуцы ў нашы дні не было чалавека з такім уплывам на прыродазнаўства, як Бор. З усіх тэарэтычных сцежак сцежка Бора была найзначнейшай."

У сваім артыкуле, "Слова аб Нільсе Боры", Лёваў Давыдавіч Ландау гаворыць:

" Я думаю, што Бор быў вельмі адважным чалавекам, таму што толькі вельмі адважны чалавек можа здзейсніць такі гіганцкі пераварот у свеце фізічных паданняў, які здзейсніў ён... (Задумайцеся на секунду: што жа трэба здзейсніць фізіку ў XX у., каб патрапіць у школьны падручнік!)."

Па вобразным выразе Ў.Л. Гінзбурга аб Нільсе Боры:"... вялікі фізік запаліў маяк, якія доўгія гады асвятляў дарогу фізікам усяго свету. Гэты агонь будзе крыніцай святла і цяпла не толькі для нашага, але і для будучых пакаленняў."

Спіс выкарыстанай літаратуры

1. Руска-беларускі фізічны слоўнік / А.М. Каладзінскі, Д.М. Карацін-ская, П.У. Сцяцко; Пад рэд. Л.М. Ювача. – Гродна: ГрДУ, 1999. – 498 с.

2. Піліповіч Т.П., Чаранкевіч С.М. Тэрмінаадзінкі ў фізіцы: сло-ваўтварэнне і семантыка // Праблемы нармалізацыі беларускай навуковай тэрміналогіі: Матэрыялы рэспубл. навук. канф.– Гомель: Гом. дзярж. ун-т імя Ф.Скарыны, 1994. – С. 31 - 32.

3. Фізіка: Падруч. для 9-га кл. сярэд. шк. / Ю.М. Макарычаў, Н.Р. Міндзюк, К.І. Нешкаў, С.Б. Суворава; Пад рэд. С.А. Целякоўскага. – 3-е выд. / Перакл.: Г.І. Бандарэнка, А.І. Болсун, Р .М. Маліноўская. – Мінск: Нар. асвета, 1995. – 272 с.

4. http://www.fizika.ru

5. http://www.nils_bor.ru

6. http://www.allthebest.by

7. http://www.kvantory.com

8. http://www.enciklopediy2007.com

9. http://www.brsufizika10.ru

10. http://www.fizika-kurs.ru