Что такое стационарное состояние атома
СТАЦИОНАРНОЕ СОСТОЯНИЕ АТОМА
Смотреть что такое «СТАЦИОНАРНОЕ СОСТОЯНИЕ АТОМА» в других словарях:
СТАЦИОНАРНОЕ СОСТОЯНИЕ — состояние тела млн. физ. системы, при котором важные для них характеристики не изменяются со временем. Напр. переход атома из одного С. с. (при котором атом не излучает) в др. происходит скачкообразно, при этом атом излучает или поглощает… … Большая политехническая энциклопедия
Стационарное состояние (квантовая физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Стационарное состояние. Стационарным состоянием (от лат. stationarius стоящий на месте, неподвижный) называется состояние квантовой системы, при котором её энергия и другие динамические … Википедия
Стационарное состояние — В термодинамике стационарным состоянием называют состояние вещества, когда основные его характеристики не изменяются со временем. В квантовой физике стационарным состоянием атома называют состояние, при котором оно имеет постоянную энергию. См.… … Википедия
СОСТОЯНИЕ — (1) аморфное (рентгеноаморфное) состояние твёрдого вещества, в котором нет кристаллической структуры (атомы и молекулы расположены беспорядочно), оно изотропно, т. е. имеет одинаковые физ. свойства по всем направлениям и не имеет чёткой… … Большая политехническая энциклопедия
ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ — квантовой системы, состояние атома, молекулы и др. квант. систем с наименьшей возможной внутр. энергией. Является устойчивым. Электроны в атоме, находящемся в О. с., наиб. прочно связаны с ат. ядром. Из О. с. квант. система, поглотив квант… … Физическая энциклопедия
ВОЗБУЖДЕНИЕ АТОМА И МОЛЕКУЛЫ — квантовый переход атома или молекулы с более низкого (напр., основного) уровня энергии на более высокий при поглощении ими фотонов (фотовозбуждение) или при столкновениях с электронами и др. частицами (возбуждение ударом). Под действием света… … Физическая энциклопедия
Атомная физика — раздел физики, в котором изучают строение и состояние атомов. А. ф. возникла в конце 19 начале 20 вв. В 10 х гг. 20 в. было установлено, что атом состоит из ядра и электронов, связанных электрическими силами. На первом этапе своего… … Большая советская энциклопедия
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА — (волновая механика), теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элем. ч ц, атомов, молекул, ат. ядер) и их систем (напр., кристаллов), а также связь величин, характеризующих ч цы и системы, с физ. величинами,… … Физическая энциклопедия
АТОМ — (от греч. atomos неделимый), наименьшая частица хим. элемента, носитель его св в. Каждому хим. элементу соответствует совокупность определенных А. Связываясь друг с другом, А. одного или разных элементов образуют более сложные частицы, напр.… … Химическая энциклопедия
Квантовые переходы — скачкообразные переходы квантовой системы (атома, молекулы, атомного ядра, твёрдого тела) из одного состояния в другое. Наиболее важными являются К. п. между стационарными состояниями (См. Стационарное состояние), соответствующими… … Большая советская энциклопедия
Квантовые постулаты Бора
Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, – это попытка применения классических представлений о движении тел к явлениям атомных масштабов. Она оказалась несостоятельной. Классический атом неустойчив. Электроны, движущиеся по орбите с ускорением, должны неизбежно упасть на ядро, растратив всю энергию на излучение электромагнитных волн (рис. 6.2.1).
Неустойчивость классического атома
Следующий шаг в развитии представлений об устройстве атома в 1913 году сделал выдающийся датский физик Н. Бор. Проанализировав всю совокупность опытных фактов, Бор пришел к выводу, что при описании поведения атомных систем следует отказаться от многих представлений классической физики. Он сформулировал постулаты, которым должна удовлетворять новая теория о строении атомов.
Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) гласит: атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не излучает.
Этот постулат находится в явном противоречии с классической механикой, согласно которой энергия движущегося электрона может быть любой. Он находится в противоречии и с электродинамикой, так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн. Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней, каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию (рис. 6.2.2). Механическая энергия электрона, движущегося по замкнутой траектории вокруг положительно заряженного ядра, отрицательна. Поэтому всем стационарным состояниям соответствуют значения энергии En Опубликовано в разделах: Физика атомов и ядра
Постулаты Бора.
Основой квантовой теории атома Бора являются 2 постулата.
Первый постулат Бора: атомная система может находиться только в особых стационарных, либо квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует некоторая энергия En; в стационарном состоянии атом не излучает энергию.
Этот постулат является противоречием классической механике, согласно которой энергия движущихся электронов может быть любой. Также он является противоречием и электродинамике Максвелла, т.к. предполагает возможность ускоренного движения электронов не излучая электромагнитных волн.
Второй постулат Бора: излучение света случается в процессе перехода атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией En. Энергия излученного фотона равняется разности энергий стационарных состояний:
,
Таким образом можно вычислить частоту излучения:
,
Поглощая свет атом переходит из стационарного состояния с меньшим количеством энергии в стационарное состояние с большим количеством энергии.
Модель атома водорода Бора.
Чтоб построить модель самой простой системы — атома водорода — Бор также постулировал правило определения стационарных значений энергии атома (уровней энергии) — правило квантования.
Стационарным состояниям атома идентичны разрешенные дискретные значения энергии электрона, такие, что при движении по стационарным круговым орбитам электрон может иметь дискретные значения момента количества движения:
r — является радиусом орбиты,
n является главным квантовым числом (номер орбиты в спектре атома водорода).
Правило квантования орбит и постулаты Бора дали ему и последующим ученым объяснить замеченные закономерности в оптическом спектре излучения атома водорода и в рентгеновских спектрах, и дать физическое толкование Периодического закона элементов Менделеева.
Поглощение света — является процессом, который обратен излучению, при котором атом с нижних энергетических уровней переходит на верхние уровни. В процессе чего он поглощает излучение таких же частот, которые излучает при переходе с верхних энергетических уровней на нижние. На рисунке б стрелками изображены переходы атома из одних состояний в другие с поглощением света.
Постулаты Бора
теория по физике 🧲 квантовая физика
Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, – это попытка применения классических представлений о движении тел к явлениям атомных масштабов. Она оказалась несостоятельной. Классический атом неустойчив. Электроны, движущиеся по орбите с ускорением, должны неизбежно упасть на ядро, растратив всю энергию на излучение электромагнитных волн (см. рисунок ниже). При этом спектр излучения атома должен быть непрерывным, а не линейчатым. Это никак не вязалось с тем, что ученые наблюдали на практике.
Следующий шаг в развитии представлений об устройстве атома в 1913 году сделал выдающийся датский физик Н. Бор. Проанализировав всю совокупность опытных фактов, Бор пришел к выводу, что при описании поведения атомных систем следует отказаться от многих представлений классической физики. Он сформулировал постулаты, которым должна удовлетворять новая теория о строении атомов.
Квантовые постулаты Бора – предположения (утверждения), сделанные Н. Бором для того, чтобы модель строения атома Резерфорда соответствовала реальному поведению атомов водорода.
Первый постулат Бора
Первый постулат Бора также носит название постулата стационарных состояний:
Атомная система может находиться только в стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитные волны.
Этот постулат находится в явном противоречии с классической механикой, согласно которой энергия движущегося электрона может быть любой. Он находится в противоречии и с электродинамикой, так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн.
Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней, каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию (см. рисунок ниже). Механическая энергия электрона, движущегося по замкнутой траектории вокруг положительно заряженного ядра, отрицательна. Поэтому всем стационарным состояниям соответствуют значения энергии En E = h ν
Внимание! В квантовой физике энергию принято измерять не в Джоулях, а в электрон-вольтах, обозначаемых «эВ». 1 эВ равен энергии, приобретаемой электроном при прохождении разницы потенциалов 1 В. 1 эВ = 1,6∙10 –19 Дж.
Отсюда можно выразить частоту излучения:
Частоту найдем по формуле:
Следовательно, длина волны равна:
На рисунке представлен фрагмент диаграммы энергетических уровней атома. Какой из отмеченных стрелками переходов между энергетическими уровнями сопровождается излучением фотона с максимальной энергией?
а) с уровня 1 на уровень 5
б) с уровня 5 на уровень 2
в) с уровня 5 на уровень 1
г) с уровня 2 на уровень 1
Алгоритм решения
Решение
Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией En. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний.
Причем чем на более высоком уровне находится электрон, тем с более высокой энергией фотон он испускает при переходе на 1 уровень. Поэтому на рисунке нам подходит переход с уровня 5 на уровень 1.
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить
В сосуде находится разреженный атомарный водород. Атом водорода в основном состоянии (Е1 = – 13,6 эВ) поглощает фотон частотой 3,7⋅10 15 Гц. С какой скоростью υ движется вдали от ядра электрон, вылетевший из атома в результате ионизации? Энергией теплового движения атомов водорода пренебречь.
Стационарное состояние (квантовая физика)
Стационарным состоянием (от лат. stationarius — стоящий на месте, неподвижный) называется состояние квантовой системы, при котором её энергия и другие динамические величины, характеризующие квантовое состояние, не изменяются.
Существование таких состояний для атома было предсказано А. Эйнштейном в 1906 г. и подтверждено Н. Бором в 1916 г. На основе полученных данных, Бор сформулировал свои постулаты. Согласно его выводам, атом может переходить из одного стационарного состояния в другое лишь с помощью поглощения или выделения кванта с энергией, равной разности энергий атома в начальном и конечном стационарных состояниях.
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Стационарное состояние (квантовая физика)» в других словарях:
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА — (волновая механика), теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элем. ч ц, атомов, молекул, ат. ядер) и их систем (напр., кристаллов), а также связь величин, характеризующих ч цы и системы, с физ. величинами,… … Физическая энциклопедия
Квантовая механика — Квантовая механика … Википедия
Квантовая теория рассеяния — Квантовая механика … Википедия
Квантовая механика — волновая механика, теория устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем (например, кристаллов) а также связь величин, характеризующих частицы и системы, с… … Большая советская энциклопедия
Атомная физика — раздел физики, в котором изучают строение и состояние атомов. А. ф. возникла в конце 19 начале 20 вв. В 10 х гг. 20 в. было установлено, что атом состоит из ядра и электронов, связанных электрическими силами. На первом этапе своего… … Большая советская энциклопедия
Уравнение Шрёдингера — Квантовая механика … Википедия
Колебания кристаллической решётки — один из основных видов внутренних движений твёрдого тела, при котором составляющие его частицы (атомы или ионы) колеблются около положений равновесия узлов кристаллической решётки. К. к. р., например, в виде стоячих или бегущих звуковых… … Большая советская энциклопедия
Теория функционала плотности — (англ. density functional theory, DFT) метод расчёта электронной структуры систем многих частиц в квантовой физике и квантовой химии. В частности, применяется для расчёта электронной структуры молекул и конденсированного вещества.… … Википедия
Вероятность перехода — Вероятностью перехода называется вероятность квантовой системы перейти из одного стационарного состояния в другое стационарное состояние под воздействием какого либо возмущения. В теории возмущений вероятность перехода даётся формулой: где и… … Википедия