Орбиты в модели Бора

Физика > Орбиты Бора

 

Изучите орбиты движения электронов вокруг ядра в модели строения атома Нильса Бора: квантовый момент, эффект квантования, энергия электронов водорода, формула.

Электроны на определенных орбитах способны стабилизироваться в конкретном дискретном множестве дистанций от ядра.

Задача обучения

• Разобраться в связи между орбитами Бора и эффектом квантования.

Основные пункты

• Орбиты Бора обладают важной особенностью квантования – момент кванта обладает только конкретными дискретными значениями: L = mevrn = nℏL = m_evr_n = n/hbar.
• Бор не понимал, почему квантовый момент обязан квантоваться, но смог определить энергии в спектре водорода.
• Теория атома должна предсказать энергию, которую могла бы использовать модель Бора.

Термин

• Квантование – объяснение классического понимания физических явлений с позиции квантовой механики.

Нильсу Бору в модели строения атома удалось отыскать способ определения энергии орбитальных электронов в водороде. Он предположил, что электроны способны стабилизироваться без излучения на конкретных орбитах (стационарные) при конкретном наборе дистанций от ядра. Эти орбиты обладают важной особенностью квантования. Полагая, что столкнулся с круговыми орбитами, Бор посчитал, что угловой момент квантован, то есть располагает конкретными дискретными значениями. Для L:

(L – момент импульса, m_e – масса электрона, r_n – радиус n-й орбиты, h – постоянная Планка). Момент импульса L = Iω. Для малого объекта с радиусом r, I = mr² и ω = v/r, так что:

Бор не мог понять, почему квантовый момент обязан квантоваться. Но, доверяя своему предположению, он определил энергии в водородном спектре, чего ранее никто не делал.

Ниже показана диаграмма энергетического уровня, отображающая энергетические состояния. Энергия выстраивается вертикально с наименьшим или главным состоянием внизу и активированным выше. При помощи энергии линий в атомном спектре можно выявить энергетические уровни атома.

Схема энергетического уровня демонстрирует энергию вертикально и используется при визуализации энергетических состояний и переходов между ними. Конкретный вариант показывает переход между орбитами с энергиями Е₄ и Е₂

---