Daniyalik olim Nils Bor tomonidan yaratilgan model paydo boʻlgunga qadar uzoq vaqt davomida atomning tuzilishi fiziklar oʻrtasida munozarali mavzu boʻlib kelgan. U subatomik zarrachalar harakatini tasvirlashga uringan birinchi odam emas edi, lekin aynan uning ishlanmalari elementar zarrachaning joylashishini u yoki bu vaqtda bashorat qilish qobiliyatiga ega izchil nazariyani yaratishga imkon berdi.
Hayot yoʻli
Niels Bor 1885-yil 7-oktabrda Kopengagenda tugʻilgan va 1962-yil 18-noyabrda u yerda vafot etgan. U eng buyuk fiziklardan biri hisoblanadi va ajablanarli joyi yo'q: aynan u vodorodga o'xshash atomlarning izchil modelini yaratishga muvaffaq bo'lgan. Afsonaga ko'ra, u tushida sayyoralarga o'xshash narsa ma'lum bir nurli noyob markaz atrofida qanday aylanayotganini ko'rgan. Keyin bu tizim mikroskopik hajmgacha keskin kichraydi.
Oʻshandan beri Bor tushni formulalar va jadvallarga oʻtkazish yoʻlini qattiq izlaydi. Fizika bo‘yicha zamonaviy adabiyotlarni sinchiklab o‘rganib, laboratoriyada tajriba o‘tkazib, fikr yuritib, o‘z maqsadiga erishdi.maqsadlar. Hatto tug‘ma uyatchanligi ham natijalarni e’lon qilishiga to‘sqinlik qilmadi: u katta auditoriya oldida gapirishdan xijolat tortdi, sarosimaga tusha boshladi, tinglovchilar esa olimning tushuntirishlaridan hech narsani tushunmadilar.
Prekursorlar
Bordan oldin olimlar klassik fizika postulatlari asosida atom modelini yaratishga harakat qilishgan. Eng muvaffaqiyatli urinish Ernest Ruterfordga tegishli edi. Ko'plab tajribalar natijasida u elektronlar orbitalarda harakatlanadigan massiv atom yadrosi mavjudligi to'g'risida xulosaga keldi. Grafik jihatdan bunday model quyosh tizimining tuzilishiga o'xshash bo'lganligi sababli, uning orqasida sayyora nomi mustahkamlangan.
Ammo uning muhim kamchiligi bor edi: Rezerford tenglamalariga mos keladigan atom beqaror boʻlib chiqdi. Ertami-kechmi, yadro atrofidagi orbitalarda tezlanish bilan harakatlanayotgan elektronlar yadroga tushishi kerak edi va ularning energiyasi elektromagnit nurlanishga sarflanadi. Bor uchun Rezerford modeli o'z nazariyasini yaratishda boshlang'ich nuqta bo'ldi.
Bohrning birinchi postulati
Bohrning asosiy yangiligi atom nazariyasini qurishda klassik Nyuton fizikasidan foydalanishni rad etish edi. Laboratoriyada olingan ma'lumotlarni o'rganib chiqib, u to'lqin nurlanishisiz bir tekis tezlashtirilgan harakat kabi elektrodinamikaning muhim qonuni elementar zarralar olamida ishlamaydi, degan xulosaga keldi.
Uning mulohazalarining natijasi shunday koʻrinadigan qonun boʻldi: atom tizimi mumkin boʻlgan statsionarlardan birida boʻlsagina barqaror boʻladi.(kvant) holatlar, ularning har biri ma'lum bir energiyaga mos keladi. Kvant holatlari postulati deb ataladigan ushbu qonunning ma'nosi atom shunday holatda bo'lganda elektromagnit nurlanishning yo'qligini tan olishdir. Shuningdek, birinchi postulatning natijasi atomda energiya darajalarining mavjudligini tan olishdir.
Chastotalar qoidasi
Ammo, atom har doim ham bir xil kvant holatida boʻla olmasligi aniq edi, chunki barqarorlik har qanday oʻzaro taʼsirni inkor etadi, yaʼni unda na olam, na harakat boʻladi. Ko'rinib turgan ziddiyat Bor atom tuzilishi modelining chastota qoidasi deb nomlanuvchi ikkinchi postulati bilan hal qilindi. Atom bir kvant holatdan ikkinchisiga o'tishga qodir, bu energiyaning mos keladigan o'zgarishi bilan kvantni chiqaradi yoki yutadi, uning energiyasi statsionar holatlarning energiyalari orasidagi farqga teng.
Ikkinchi postulat ham klassik elektrodinamikaga zid. Maksvell nazariyasiga ko'ra, elektron harakatining tabiati uning nurlanish chastotasiga ta'sir qila olmaydi.
Atom spektri
Bohrning kvant modeli atom spektrini sinchkovlik bilan o'rganish natijasida mumkin bo'ldi. Uzoq vaqt davomida olimlar osmon jismlarining spektrlarini o'rganish natijasida olingan kutilgan doimiy rang mintaqasi o'rniga atomning spektrogrammasi uzluksiz ekanligidan xijolat bo'lishdi. Yorqin rangdagi chiziqlar bir-biriga oqib tushmadi, lekin ta'sirchan qorong'i joylar bilan ajratildi.
Elektronning bir kvant holatidan oʻtish nazariyasiboshqasi bu g'alatilikni tushuntirdi. Elektron bir energiya darajasidan boshqasiga o'tganda, undan kamroq energiya talab qilinadigan joyda, u spektrogrammada aks ettirilgan kvantni chiqaradi. Bor nazariyasi vodorod kabi oddiy atomlarning spektrlarida keyingi o'zgarishlarni bashorat qilish qobiliyatini darhol ko'rsatdi.
Kamchiliklar
Bor nazariyasi klassik fizika bilan butunlay buzilmagan. U hali ham yadroning elektromagnit maydonida elektronlarning orbital harakati haqidagi g'oyani saqlab qoldi. Bir statsionar holatdan ikkinchisiga o'tishda kvantlash g'oyasi sayyoraviy modelni muvaffaqiyatli to'ldirdi, ammo baribir barcha qarama-qarshiliklarni hal qila olmadi.
Garchi Bor modeli nurida elektron spiral harakatga kira olmasa va yadro ichiga tushib, uzluksiz energiya chiqaradi, lekin nima uchun ketma-ket yuqori energiya darajalariga koʻtarila olmaganligi nomaʼlumligicha qoldi. Bunday holda, barcha elektronlar ertami-kechmi eng past energiya holatiga tushib qoladi, bu esa atomning yo'q qilinishiga olib keladi. Yana bir muammo atom spektrlaridagi anomaliyalar edi, bu nazariya tushuntirib berolmadi. 1896 yilda Piter Zeeman qiziq tajriba o'tkazdi. U atom gazini magnit maydonga joylashtirdi va spektrogramma oldi. Ma'lum bo'lishicha, ba'zi spektral chiziqlar bir nechtaga bo'lingan. Bunday ta'sir Bor nazariyasida tushuntirilmagan.
Borga muvofiq vodorod atomining modelini yaratish
Oʻz nazariyasining barcha kamchiliklariga qaramay, Nils Bor vodorod atomining real modelini qura oldi. Bunda u chastota qoidasi va klassika qonunlaridan foydalanganmexanika. Borning elektron orbitalarining mumkin bo'lgan radiuslarini aniqlash va kvant holatlarining energiyasini hisoblash bo'yicha hisob-kitoblari juda aniq bo'lib chiqdi va eksperimental tarzda tasdiqlandi. Elektromagnit to'lqinlarning emissiya va yutilish chastotalari spektrogrammalardagi qorong'u bo'shliqlarning joylashishiga mos keldi.
Shunday qilib, vodorod atomi misolidan foydalanib, har bir atom diskret energiya darajalariga ega kvant sistemasi ekanligi isbotlandi. Bundan tashqari, olim mumtoz fizika va uning postulatlarini yozishmalar tamoyilidan foydalangan holda birlashtirish yo'lini topa oldi. Unda aytilishicha, kvant mexanikasi Nyuton fizikasi qonunlarini o'z ichiga oladi. Muayyan sharoitlarda (masalan, kvant soni etarlicha katta bo'lsa), kvant va klassik mexanika birlashadi. Bu kvant sonining ko'payishi bilan spektrdagi qorong'u bo'shliqlar uzunligi Nyuton tushunchalari nuqtai nazaridan kutilganidek to'liq yo'qolguncha qisqarganligi bilan isbotlangan.
Manosi
Muvofiqlik printsipining joriy etilishi maxsus kvant mexanikasi mavjudligini tan olish yo'lidagi muhim oraliq qadam bo'ldi. Borning atom modeli ko'pchilik uchun subatomik zarralar harakatining aniqroq nazariyalarini yaratishda boshlang'ich nuqtaga aylandi. Niels Bor kvantlash qoidasining aniq fizik talqinini topa olmadi, lekin u buni ham qila olmadi, chunki elementar zarrachalarning toʻlqin xossalari vaqt oʻtishi bilangina kashf etilgan. Lui de Broyl Bor nazariyasini yangi kashfiyotlar bilan to'ldirib, har bir orbita shunga muvofiq ekanligini isbotladi.elektron harakatlanadigan yadrodan tarqaladigan to'lqindir. Shu nuqtai nazardan, atomning statsionar holati shunday ko'rib chiqila boshlandiki, u to'lqin yadro atrofida to'liq aylanib, takrorlanganda hosil bo'ladi.
