Các mẫu quang phổ. nguyên tắc kết hợp

Vật chất là nguồn bức xạ điện từ có bản chất khác nhau. Vào nửa sau TK XIX. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên quang phổ phát xạ của các phân tử và nguyên tử. Hóa ra là quang phổ phát xạ của các phân tử bao gồm các dải rộng bị mờ không có ranh giới rõ nét. Những quang phổ như vậy được gọi là có sọc. Quang phổ phát xạ của nguyên tử bao gồm các vạch phổ riêng lẻ hoặc các nhóm vạch gần nhau. Do đó, người ta gọi quang phổ của nguyên tử là quang phổ vạch. Đối với mỗi nguyên tố, có một quang phổ vạch xác định do nó phát ra, dạng của nó không phụ thuộc vào phương pháp kích thích của nguyên tử.

Đơn giản nhất và được nghiên cứu nhiều nhất là quang phổ của nguyên tử hydro. Một phân tích của tài liệu thực nghiệm cho thấy rằng các vạch riêng lẻ trong quang phổ có thể được kết hợp thành các nhóm vạch, được gọi là chuỗi. Năm 1885, I. Balmer phát hiện ra rằng tần số vạch trong phần nhìn thấy được của quang phổ hiđrô có thể được biểu diễn dưới dạng công thức đơn giản:

( 3, 4, 5, …), (7.42.1)

trong đó 3,29 ∙ 10 15 s -1 là hằng số Rydberg. Các vạch phổ khác nhau ở các giá trị khác nhau tạo thành chuỗi Balmer. Sau đó, một số chuỗi khác được phát hiện trong quang phổ của nguyên tử hydro:

Chuỗi Lyman (nằm trong phần tử ngoại của quang phổ):

( 2, 3, 4, …); (7.42.2)

Chuỗi Paschen (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 4, 5, 6, …); (7.42.3)

Chuỗi giá đỡ (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 5, 6, 7, …); (7.42.4)

Chuỗi Pfund (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 6, 7, 8, …); (7.42.5)

Chuỗi Humphrey (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 7, 8, 9, …). (7.42.6)

Tần số của tất cả các vạch trong quang phổ của nguyên tử hydro có thể được mô tả bằng một công thức - công thức Balmer tổng quát:

, (7.42.7)

trong đó 1, 2, 3, 4, v.v. - xác định một chuỗi (ví dụ, cho chuỗi Balmer 2), nhưng xác định một dòng trong chuỗi, nhận các giá trị nguyên bắt đầu từ 1.

Từ công thức (7.42.1) - (7.42.7) có thể thấy rằng mỗi tần số trong quang phổ của nguyên tử hiđrô là hiệu của hai đại lượng có dạng phụ thuộc vào một số nguyên. Các biểu hiện như trong đó 1, 2, 3, 4, v.v. được gọi là các thuật ngữ quang phổ. Theo nguyên tắc kết hợp Ritz, tất cả các tần số phát ra có thể được biểu diễn dưới dạng kết hợp của hai thuật ngữ phổ:

(7.42.8)

và luôn luôn>

Một nghiên cứu về quang phổ của các nguyên tử phức tạp hơn cho thấy rằng tần số của các vạch phát xạ của chúng cũng có thể được biểu thị bằng sự khác biệt giữa hai thuật ngữ quang phổ, nhưng công thức của chúng phức tạp hơn so với nguyên tử hydro.

Các quy luật được thiết lập bằng thực nghiệm của bức xạ nguyên tử mâu thuẫn với điện động lực học cổ điển, theo đó sóng điện từ được phát ra bởi một điện tích chuyển động có gia tốc. Do đó, các nguyên tử bao gồm các điện tích chuyển động với gia tốc trong một thể tích giới hạn của nguyên tử. Bức xạ, điện tích mất năng lượng dưới dạng bức xạ điện từ. Điều này có nghĩa là sự tồn tại tĩnh của nguyên tử là không thể. Tuy nhiên, các quy định được thiết lập đã chứng minh rằng bức xạ quang phổ của nguyên tử là kết quả của các quá trình vẫn chưa được biết đến bên trong nguyên tử.

Bức xạ của các nguyên tử không tương tác với nhau bao gồm các vạch quang phổ riêng lẻ. Phù hợp với điều này, quang phổ phát xạ của nguyên tử được gọi là quang phổ vạch.

Trên hình. 12.1 cho thấy quang phổ phát xạ của hơi thủy ngân. Quang phổ của các nguyên tử khác có cùng đặc điểm.

Việc nghiên cứu quang phổ nguyên tử đóng vai trò là chìa khóa để hiểu cấu trúc của nguyên tử. Trước hết, người ta nhận thấy rằng các vạch trong quang phổ của nguyên tử không được sắp xếp một cách ngẫu nhiên, mà được kết hợp thành các nhóm hay gọi là chuỗi các vạch. Điều này được nhìn thấy rõ ràng nhất trong quang phổ của nguyên tử đơn giản nhất, hydro. Trên hình. 12.2 cho thấy một phần quang phổ của nguyên tử hydro trong vùng tử ngoại nhìn thấy và gần. Các ký hiệu cho biết các đường có thể nhìn thấy, cho biết ranh giới của chuỗi (xem bên dưới). Rõ ràng là các dòng được sắp xếp theo một thứ tự nhất định. Khoảng cách giữa các đường tự nhiên giảm khi chúng ta chuyển từ các sóng dài hơn sang các sóng ngắn hơn.

Nhà vật lý Thụy Sĩ Balmer (1885) phát hiện ra rằng bước sóng của chuỗi các vạch hydro này có thể được biểu diễn chính xác bằng công thức

trong đó là một hằng số, là một số nguyên nhận các giá trị 3, 4, 5, v.v.

Nếu chúng ta đi qua (12.1) từ bước sóng đến tần số, chúng ta nhận được công thức

đâu là hằng số được đặt theo tên của nhà quang phổ người Thụy Điển, hằng số Rydberg. Cô ấy bình đẳng

Công thức (12.2) được gọi là công thức Balmer, và dãy quang phổ tương ứng của nguyên tử hydro được gọi là dãy Balmer. Các nghiên cứu sâu hơn cho thấy rằng có một số chuỗi khác trong quang phổ hydro. Dãy Lyman nằm trong phần tử ngoại của quang phổ. Dãy còn lại nằm trong vùng hồng ngoại. Các dòng của chuỗi này có thể được biểu diễn dưới dạng công thức tương tự như (12.2):

Tần số của tất cả các vạch trong quang phổ của nguyên tử hydro có thể được biểu diễn bằng một công thức:

trong đó nó có giá trị 1 cho chuỗi Lyman, 2 cho chuỗi Balmer, v.v. Đối với một số nhất định, nó nhận tất cả các giá trị nguyên, bắt đầu từ Biểu thức (12.4) được gọi là công thức Balmer tổng quát.

Khi tần số của dòng trong mỗi chuỗi tăng lên, nó có xu hướng đến một giá trị giới hạn, được gọi là ranh giới của chuỗi (trong Hình 12.2, ranh giới của chuỗi Balmer được đánh dấu bằng ký hiệu).

Quang phổ (quang phổ điện từ) - một tập hợp tất cả các dải tần số (bước sóng) của bức xạ điện từ.

Các mẫu quang phổ. Chất rắn nóng phát ra quang phổ liên tục. Các chất khí thể hiện quang phổ vạch và vạch. Đến đầu thế kỷ 20 người ta phát hiện ra rằng quang phổ vạch do nguyên tử và ion phát ra, quang phổ vạch do phân tử phát ra. Do đó, chúng được gọi là quang phổ nguyên tử và phân tử.

Vị trí của vạch quang phổ trong quang phổ được đặc trưng bởi bước sóng λ hoặc tần số ν = с / λ. Thay vì tần số trong quang học và quang phổ, (quang phổ) thường được sử dụng số sóng k = 1 / λ. (Đôi khi cũng được ký hiệu).

Định luật cơ bản của quang phổ, được thành lập theo kinh nghiệm vào năm 1908 là Nguyên tắc kết hợp Ritz.

Theo nguyên lý Ritz, toàn bộ các vạch quang phổ của một nguyên tử có thể thu được bằng cách kết hợp từng cặp của một số lượng nhỏ hơn nhiều, được gọi là thuật ngữ (quang phổ) .

Số sóng của mỗi vạch quang phổ được biểu thị bằng hiệu giữa hai số hạng:

Các số hạng là số dương và được đánh số để khi số hạng tăng lên, giá trị của nó giảm đi. Tức là trong công thức trên n 1 T n 2.

Dòng quang phổ. Nếu chúng ta cố định giá trị của n 1 và cho n 2 giá trị liên tiếp n 2 \ u003d n 1 +1, thì chúng ta nhận được một hệ thống các dòng được gọi là dãy quang phổ .

Tập hợp các dãy quang phổ tạo nên quang phổ của một nguyên tố (nguyên tử) nhất định.

Xét hai quang phổ vạch của cùng một dãy

và .

Chúng tôi trừ điểm thứ hai khỏi điểm thứ nhất, giả sử rằng, tức là và chúng tôi nhận được:

Và đây là số sóng của một số vạch quang phổ của cùng một nguyên tố thuộc dãy có số hạng ban đầu.

Do đó từ nguyên tắc kết hợp theo sau, rằng sự khác biệt về tần số (số sóng) của hai vạch quang phổ thuộc cùng một dãy của nguyên tử sẽ cho tần số (số sóng) của một vạch quang phổ thuộc một số dãy khác của cùng một nguyên tử.

Đối với hầu hết các phần tử, biểu thức phân tích cho các thuật ngữ không được biết. Tốt nhất, chúng được biểu diễn bằng một số công thức thực nghiệm hoặc bán thực nghiệm. Ngoại lệ là nguyên tử hydro, bao gồm một proton và một neutron.

Quang phổ của nguyên tử hydro

Đối với nguyên tử hydro, thuật ngữ có độ chính xác cao có thể được biểu diễn như sau:

(n = 1, 2, 3,….).

Đây, là một hằng số vật lý cơ bản.

Từ biểu thức này, bằng cách kết hợp, thu được dãy quang phổ sau:

Dòng Lyman:

, n = 2, 3, 4,…

Dòng Balmer:

, n = 3, 4, 5,…

Bốn vạch đầu tiên nằm trong vùng khả kiến của quang phổ. Trên 4 dòng này, Balmer (1885) đã tiết lộ một sự đều đặn được biểu thị bằng công thức .

Những dòng này được gọi là,. Các vạch còn lại trong tử ngoại. Biểu diễn giản đồ của các dòng của chuỗi Balmer trong hình.

Dòng Paschen:

, n = 4, 5, 6,…

Tất cả các dòng trong loạt bài này đã được Ritz dự đoán trên cơ sở nguyên tắc kết hợp.

Dòng Brackett

, n = 5, 6, 7,…

Dòng Pfund:

, n = 6, 7, 8,…

Hai loạt này nằm trong vùng hồng ngoại xa. Khai trương vào năm 1922 và 1924. Dòng Brackett là sự kết hợp của các dòng dòng Paschen, dòng Pfund là sự kết hợp của các dòng dòng Brackett.

Bước sóng cực đại của dãy Lyman cho n = 2 được gọi là đường cộng hưởng của hiđro. Tần số cực đại thu được là. Tần số này được gọi là biên chuỗi.

Đối với dòng Balmer nm.

Định đề của Bohr

Các định luật vật lý cổ điển có thể áp dụng để mô tả các quá trình liên tục. Các quang phổ được nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng các quá trình trong nguyên tử liên quan đến bức xạ là rời rạc. Bohr hiểu rõ điều này và đưa ra hai định đề.

1. Một nguyên tử (và bất kỳ hệ nguyên tử nào) có thể không ở tất cả các trạng thái được cơ học cổ điển cho phép, mà chỉ ở một số trạng thái (quatonic) được đặc trưng bởi các giá trị rời rạc của năng lượng,. Ở những trạng thái này, nguyên tử không bức xạ (trái với điện động lực học cổ điển). Những trạng thái này được gọi là tĩnh.

(cơ học lượng tử dẫn đến trạng thái dừng với các mức năng lượng. Trong cơ học lượng tử, định đề Bohr là hệ quả của các nguyên lý cơ bản của nó)

2. Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái có năng lượng cao hơn sang trạng thái có năng lượng thấp hơn thì năng lượng của nguyên tử thay đổi bằng. Nếu sự thay đổi như vậy xảy ra với bức xạ, thì một photon có năng lượng được phát ra

Mối quan hệ này được gọi là quy tắc tần số Bohr và cũng có giá trị cho sự hấp thụ.

Do đó, hệ thống nguyên tử chuyển từ trạng thái đứng yên này sang trạng thái đứng yên khác phát triển chóng mặt . Những bước nhảy như vậy được gọi là lượng tử .

Quy tắc tần số Bohr giải thích nguyên tắc tổ hợp Ritz:

Vì thế,

Do đó nó rõ ràng ý nghĩa vật lý của thuật ngữ - Các thuật ngữ quang phổ được xác định bởi các mức năng lượng của nguyên tử và bản chất tuyến tính của quang phổ phát xạ của nguyên tử.

Tập hợp các giá trị năng lượng của các trạng thái đứng yên của nguyên tử tạo thành quang phổ năng lượng của nguyên tử.

Xác định các giá trị năng lượng của nguyên tử, được gọi là lượng tử hóa (lượng tử hóa năng lượng của nguyên tử).

Bohr đề xuất quy tắc lượng tử hóa nguyên tử hydro dẫn đến kết quả chính xác.

Giả sử rằng các thuật ngữ quang phổ và các mức năng lượng tương ứng với chúng có dạng Balmer:

Số nguyên N triệu tập số lượng tử chính .

Trong quang phổ, các thuật ngữ quang phổ và mức năng lượng thường được mô tả dưới dạng các đường nằm ngang và sự chuyển tiếp giữa chúng dưới dạng mũi tên. Mũi tên chỉ từ mức năng lượng cao hơn xuống thấp hơn tương ứng với vạch phát xạ, mũi tên chỉ từ mức năng lượng thấp hơn đến cao hơn tương ứng với vạch hấp thụ.

Do đó, quang phổ của nguyên tử hydro có thể được mô tả như sau (Hình.).

Các mức năng lượng được đánh số bằng số lượng tử n. Năng lượng với mức được coi là không. Mức độ được thể hiện bằng đường gạch ngang phía trên. Tất cả các mức thấp hơn tương ứng với các giá trị âm của tổng năng lượng của nguyên tử. Tất cả các cấp độ dưới cấp độ là rời rạc. Trên - liên tục, tức là chúng không bị lượng tử hóa: phổ năng lượng là liên tục.

Khi điện cực chuyển động, nó là hữu hạn. Khi nào là vô hạn. Do đó, một electron và một hạt nhân tạo thành một hệ liên kết chỉ trong trường hợp phổ năng lượng rời rạc. Với quang phổ điện tử liên tục, một êlectron có thể di chuyển xa tùy ý ra khỏi hạt nhân. Trong trường hợp này, một cặp hạt electron-hạt nhân chỉ có thể được gọi là nguyên tử. Đó là, tất cả các cấp của nguyên tử là rời rạc. Chuyển từ mức năng lượng thấp hơn lên mức năng lượng cao hơn kích thích của nguyên tử.

Tuy nhiên, sự hiện diện của các chuyển đổi không tách đôi ngụ ý khả năng chuyển đổi giữa các trạng thái của phổ năng lượng liên tục và giữa các trạng thái của phổ liên tục và rời rạc. Đây là xuất hiện dưới dạng quang phổ liên tục chồng lên quang phổ vạch của nguyên tử, và cả trong thực tế là quang phổ của nguyên tử không đứt ra ở ranh giới của dãy, mà tiếp tục vượt ra ngoài nó về phía các bước sóng ngắn hơn.

Sự chuyển từ trạng thái rời rạc sang vùng phổ liên tục được gọi là sự ion hóa .

Sự chuyển đổi từ quang phổ liên tục sang quang phổ rời rạc (sự tái kết hợp của một ion và một điện tử) đi kèm với sự tái hợp quang phổ.

Năng lượng ion hóa.

Nếu nguyên tử ở trạng thái cơ bản, thì năng lượng ion hóa được xác định như sau

Sự bình thường trong quang phổ nguyên tử

( 3, 4, 5, …), (7.42.1)

Chuỗi Lyman (nằm trong phần tử ngoại của quang phổ):

( 2, 3, 4, …); (7.42.2)

Chuỗi Paschen (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 4, 5, 6, …); (7.42.3)

Chuỗi giá đỡ (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 5, 6, 7, …); (7.42.4)

Chuỗi Pfund (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 6, 7, 8, …); (7.42.5)

Chuỗi Humphrey (nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ):

( 7, 8, 9, …). (7.42.6)

Tần số của tất cả các vạch trong quang phổ của nguyên tử hydro có thể được mô tả bằng một công thức - công thức Balmer tổng quát:

, (7.42.7)

trong đó 1, 2, 3, 4, v.v. - xác định một chuỗi (ví dụ, cho chuỗi Balmer 2), nhưng xác định một dòng trong chuỗi, nhận các giá trị nguyên bắt đầu từ 1.

(7.42.8)

và luôn luôn>

1. Sự điều hòa trong quang phổ nguyên tử. Các nguyên tử bị cô lập ở dạng khí hiếm hoặc hơi kim loại phát ra quang phổ gồm các vạch quang phổ riêng lẻ (quang phổ vạch). Việc nghiên cứu quang phổ nguyên tử là chìa khóa để hiểu cấu trúc của nguyên tử. Các vạch trong quang phổ được sắp xếp không phải ngẫu nhiên mà theo chuỗi. Khoảng cách giữa các dòng trong chuỗi giảm xuống một cách tự nhiên khi chúng ta chuyển từ sóng dài sang sóng ngắn.

Nhà vật lý Thụy Sĩ J. Balmer vào năm 1885 đã xác định rằng bước sóng của chuỗi trong phần nhìn thấy được của quang phổ hydro có thể được biểu diễn bằng công thức (công thức Balmer): 0 = const, n = 3, 4, 5, ... R = 1,09 10 7 m -1 là hằng số Rydberg, n = 3, 4, 5,… Trong vật lý, hằng số Rydberg là một giá trị khác của R = R s. R = 3,29 10 15 s -1 hoặc

1895 - phát hiện ra tia X bởi Roentgen 1896 - Becquerel 1897 phát hiện ra tia phóng xạ - phát hiện ra electron (J. Thomson xác định giá trị của tỷ lệ q / m) Kết luận: Nguyên tử có cấu trúc phức tạp và bao gồm các hạt dương (proton ) và hạt âm (electron)

Năm 1903, J. J. Thomson đề xuất một mô hình nguyên tử: một quả cầu đồng nhất chứa đầy điện dương, bên trong là các electron. Tổng điện tích của quả cầu bằng điện tích của các êlectron. Nguyên tử nói chung là trung tính. Lý thuyết về một nguyên tử như vậy cho rằng quang phổ phải phức tạp, nhưng không có cách nào xếp hàng, điều này mâu thuẫn với các thí nghiệm.

Năm 1899, ông phát hiện ra tia alpha và tia beta. Cùng với F. Soddy vào năm 1903, ông đã phát triển lý thuyết phân rã phóng xạ và thiết lập định luật biến đổi phóng xạ. Năm 1903, ông đã chứng minh rằng tia alpha được cấu tạo bởi các hạt mang điện tích dương. Năm 1908, ông được trao giải Nobel. Ernest Rutherford (1871–1937) nhà vật lý người Anh, người sáng lập vật lý hạt nhân Các nghiên cứu được dành cho vật lý nguyên tử và hạt nhân, phóng xạ.

2. Mô hình hạt nhân của nguyên tử (mô hình Rutherford). Vận tốc - hạt = 10 7 m / s = 10 4 km / s. - hạt có điện tích dương bằng +2 e Sơ đồ thí nghiệm của Rutherford Các hạt phân tán va vào màn kẽm sunfua, gây ra hiện tượng lóe sáng - chớp sáng.

Hầu hết các hạt α bị phân tán ở các góc có bậc 3 °. Các hạt α riêng lẻ bị lệch ở các góc lớn, lên đến 150º (một trong số vài nghìn). Sự sai lệch như vậy chỉ có thể xảy ra khi một điện tích dương gần như điểm - hạt nhân của một nguyên tử - tương tác với một hạt α bay gần.

Xác suất lệch góc lớn thấp chứng tỏ kích thước hạt nhân nhỏ: 99,95% khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân m m

М Bán kính hạt nhân R (10 14 h) m và phụ thuộc vào số nucleon trong hạt nhân.

F F

Tuy nhiên, mô hình hành tinh mâu thuẫn rõ ràng với điện động lực học cổ điển: một electron, chuyển động trong một vòng tròn, tức là với gia tốc bình thường, được cho là bức xạ năng lượng, do đó, giảm tốc độ và rơi vào lõi. Mô hình của Rutherford không thể giải thích tại sao nguyên tử là mô hình hành tinh ổn định của nguyên tử

BOR Niels Hendrik David (1885–1962) nhà vật lý lý thuyết người Đan Mạch, một trong những người đặt nền móng cho vật lý hiện đại. Ông hình thành ý tưởng về tính rời rạc của các trạng thái năng lượng của nguyên tử, xây dựng mô hình nguyên tử, khám phá các điều kiện cho sự ổn định của nguyên tử. Ông đã tạo ra mô hình lượng tử đầu tiên của nguyên tử, dựa trên hai định đề mâu thuẫn trực tiếp với các ý tưởng và định luật cổ điển. 3. Lý thuyết sơ cấp của Bohr

1. Một nguyên tử nên được mô tả như một "kim tự tháp" của các trạng thái năng lượng dừng. Ở một trong những trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng. 2. Trong quá trình chuyển đổi giữa các trạng thái dừng, một nguyên tử hấp thụ hoặc phát ra một lượng tử năng lượng. Khi năng lượng được hấp thụ, nguyên tử chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn.

EnEnEnEnEn E m> E n Hấp thụ năng lượng E n Hấp thụ Năng lượng "> E n Hấp thụ Năng lượng"> E n Hấp thụ Năng lượng "title =" (! LANG: EnEnEnEnEn E m> E n Hấp thụ Năng lượng"> title="EnEnEnEnEn E m> E n Hấp thụ năng lượng"> !}

EnEnEnEnEnEn E m> E n Phát năng lượng E n Bức xạ Năng lượng "> E n Bức xạ Năng lượng"> E n Bức xạ Năng lượng "title =" (! LANG: EnEnEnEnEnEn E m> E n Bức xạ Năng lượng"> title="EnEnEnEnEnEn E m> E n Phát năng lượng"> !}

Định đề Bohr 1. Electron chỉ chuyển động theo những quỹ đạo nhất định (đứng yên). Trong trường hợp này, không có bức xạ năng lượng. Điều kiện đối với quỹ đạo đứng yên: trong tất cả các quỹ đạo của electron, chỉ những quỹ đạo có thể có mà momen động lượng của electron là bội số nguyên của hằng số Planck: n = 1, 2, 3, ... số lượng tử chính. m e v r = nħ

2. Sự phát xạ hay hấp thụ năng lượng dưới dạng một lượng tử năng lượng h chỉ xảy ra trong quá trình chuyển electron từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác. Năng lượng của một lượng tử ánh sáng bằng hiệu giữa năng lượng của các trạng thái dừng mà giữa đó bước nhảy lượng tử của êlectron diễn ra: hv = E m - E n - Quy tắc tần số của Bohr m, n là các số trạng thái. EnEn EmEm Hấp thụ năng lượng EnEn EmEm Bức xạ năng lượng

Phương trình chuyển động của êlectron => => Bán kính quỹ đạo đứng yên: m e υr = nħ => Bán kính quỹ đạo đứng yên: m e υr = nħ "> => Bán kính quỹ đạo đứng yên: m e υr = nħ"> => Bán kính quỹ đạo đứng yên: m e υr = nħ "title =" (! LANG: Phương trình chuyển động của êlectron => => Bán kính quỹ đạo đứng yên: m e υr = nħ"> title="Phương trình chuyển động của êlectron => => Bán kính quỹ đạo đứng yên: m e υr = nħ"> !}

N, nm

Về mặt lý thuyết, Bohr đã tính tỷ số giữa khối lượng proton và khối lượng electron m p / m e = 1847, tỷ lệ này phù hợp với thực nghiệm. Tất cả điều này là một xác nhận quan trọng về những ý tưởng chính có trong lý thuyết của Bohr. Lý thuyết của Bohr đóng một vai trò to lớn trong việc tạo ra vật lý nguyên tử. Trong quá trình phát triển của nó (1913 - 1925) đã có những khám phá quan trọng, mãi mãi được đưa vào kho tàng khoa học thế giới.

Tuy nhiên, cùng với những thành công trong lý thuyết của Bohr, những thiếu sót đáng kể đã bộc lộ ngay từ đầu. Sự mâu thuẫn bên trong của lý thuyết: kết nối cơ học của vật lý cổ điển với các định đề lượng tử. Lý thuyết không thể giải thích câu hỏi về cường độ của các vạch quang phổ. Một thất bại nghiêm trọng là không thể tuyệt đối áp dụng lý thuyết để giải thích quang phổ của helium (He) (hai electron trên quỹ đạo, và lý thuyết của Bohr đã không còn nữa).

Rõ ràng là lý thuyết của Bohr chỉ là một giai đoạn chuyển tiếp trên con đường tạo ra một lý thuyết tổng quát và đúng đắn hơn. Một lý thuyết như vậy là cơ học lượng tử (sóng). Sự phát triển hơn nữa của cơ học lượng tử đã dẫn đến việc bác bỏ bức tranh cơ học về chuyển động của một electron trong trường hạt nhân.

4. Thí nghiệm của Frank và Hertz Sự tồn tại của các mức năng lượng rời rạc của nguyên tử và bằng chứng về tính đúng đắn của thuyết Bohr được xác nhận bằng thí nghiệm của Frank và Hertz. Các nhà khoa học người Đức James Frank và Gustav Hertz đã nhận giải Nobel năm 1925 cho những nghiên cứu thực nghiệm về sự rời rạc của mức năng lượng.

Đường cong như vậy được giải thích bởi thực tế là do sự rời rạc của các mức năng lượng, các nguyên tử thủy ngân có thể cảm nhận năng lượng bắn phá các electron chỉ theo các phần: hoặc E 1, E 2, E 3 ... - năng lượng của 1, 2, v.v. trạng thái tĩnh. khi tăng U lên 4,86V thì dòng điện I tăng đơn điệu, tại U = 4,86V thì dòng điện đạt cực đại, sau đó giảm mạnh rồi lại tăng. cực đại dòng điện hơn nữa quan sát được ở U = 2 4,86 V, 3 4,86 V ...

Tại U

Các nguyên tử thủy ngân, đã nhận năng lượng ΔЕ 1 khi va chạm với các electron và chuyển sang trạng thái kích thích, sau một thời gian ~ s, phải trở về trạng thái cơ bản, phát ra, theo định đề thứ hai của Bohr, một photon có tần số (quy luật tần số ): Trong trường hợp này, bước sóng của lượng tử ánh sáng: - tương ứng với bức xạ tử ngoại. Kinh nghiệm phát hiện vạch tia cực tím với