ატომური ფიზიკა

ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ატომების სტრუქტურასა და მდგომარეობას. ა.ფ. წარმოიშვა მე-19 საუკუნის ბოლოს და მე-20 საუკუნის დასაწყისში. 10-იან წლებში. მე -20 საუკუნე აღმოჩნდა, რომ ატომი შედგება ბირთვისა და ელექტრონებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ელექტრული ძალებით. განვითარების პირველ ეტაპზე ა.ფ. ასევე გაშუქდა ატომის ბირთვის აგებულებასთან დაკავშირებული საკითხები. 30-იან წლებში. აღმოჩნდა, რომ ატომის ბირთვში მიმდინარე ურთიერთქმედების ბუნება განსხვავებულია, ვიდრე ატომის გარე გარსში და 40-იან წლებში. ბირთვული ფიზიკა მეცნიერების დამოუკიდებელ დარგად გაჩნდა. 50-იან წლებში. ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა, ან მაღალი ენერგიის ფიზიკა, მისგან წარმოიშვა.

ატომური ფიზიკის პრეისტორია: ატომების დოქტრინა მე-17-19 საუკუნეებში.ატომების, როგორც მატერიის განუყოფელი ნაწილაკების არსებობის იდეა გაჩნდა ანტიკურ ხანაში; ატომიზმის იდეები პირველად გამოთქვეს ძველმა ბერძენმა მოაზროვნეებმა დემოკრიტემ და ეპიკურუსმა. მე-17 საუკუნეში ისინი გააცოცხლეს ფრანგმა ფილოსოფოსმა პ.გასენდიმ და ინგლისელმა ქიმიკოსმა რ.ბოილმა.

ატომების შესახებ იდეები, რომლებიც ჭარბობდა მე-17 და მე-18 საუკუნეებში, ცუდად იყო განსაზღვრული. ატომები განიხილებოდა აბსოლუტურად განუყოფელ და შეუცვლელ მყარ ნაწილაკებად, რომელთა სხვადასხვა ტიპები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან ზომითა და ფორმით. ატომების ერთობლიობა ამა თუ იმ რიგით ქმნის სხვადასხვა სხეულებს, ატომების მოძრაობა განსაზღვრავს მატერიაში მომხდარ ყველა ფენომენს. ი.ნიუტონი, მ.ვ.ლომონოსოვი და ზოგიერთი სხვა მეცნიერი თვლიდნენ, რომ ატომებს შეუძლიათ უფრო რთული ნაწილაკების - "კორპუსკულების" გადაკეტვა. თუმცა, ატომებს არ მიენიჭათ კონკრეტული ქიმიური და ფიზიკური თვისებები. ატომისტიკას ჯერ კიდევ ჰქონდა აბსტრაქტული, ბუნებრივ-ფილოსოფიური ხასიათი.

XVIII საუკუნის ბოლოს - XIX საუკუნის დასაწყისში. ქიმიის სწრაფი განვითარების შედეგად შეიქმნა ატომური მეცნიერების რაოდენობრივი განვითარების საფუძველი. ინგლისელმა მეცნიერმა ჯ. დალტონმა პირველად (1803) დაიწყო ატომის განხილვა, როგორც ქიმიური ელემენტის უმცირესი ნაწილაკი, რომელიც განსხვავდება სხვა ელემენტების ატომებისგან თავისი მასით. დალტონის აზრით, ატომის მთავარი მახასიათებელი მისი ატომური მასაა. ქიმიური ნაერთები არის "კომპოზიტური ატომების" ერთობლიობა, რომელიც შეიცავს თითოეული ელემენტის ატომების გარკვეულ (დასახული რთული ნივთიერებისთვის დამახასიათებელ) რაოდენობას. ყველა ქიმიური რეაქცია არის მხოლოდ ატომების გადაწყობა ახალ რთულ ნაწილაკებად. ამ დებულებებზე დაყრდნობით დალტონმა ჩამოაყალიბა თავისი კანონი მრავლობითი შეფარდების შესახებ (იხ. მრავალი თანაფარდობის კანონი). იტალიელი მეცნიერების ა. ავოგადროს (1811) და, კერძოდ, ს. კანიზაროს (1858) კვლევებმა ატომსა და მოლეკულას შორის მკაფიო ზღვარი გაავლეს. მე-19 საუკუნეში ატომების ქიმიურ თვისებებთან ერთად შეისწავლეს მათი ოპტიკური თვისებები. აღმოჩნდა, რომ თითოეულ ელემენტს აქვს დამახასიათებელი ოპტიკური სპექტრი; აღმოაჩინეს სპექტრალური ანალიზი (გერმანელი ფიზიკოსები გ. კირჩჰოფი და რ. ბუნსენი, 1860 წ.).

ამრიგად, ატომი გამოჩნდა, როგორც მატერიის თვისობრივად უნიკალური ნაწილაკი, რომელიც ხასიათდება მკაცრად განსაზღვრული ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით. მაგრამ ატომის თვისებები მარადიულად და აუხსნელად ითვლებოდა. ითვლებოდა, რომ ატომების (ქიმიური ელემენტების) ტიპების რაოდენობა შემთხვევითი იყო და მათ შორის არანაირი კავშირი არ არსებობდა. თუმცა, თანდათან გაირკვა, რომ არსებობს ელემენტების ჯგუფები, რომლებსაც აქვთ იგივე ქიმიური თვისებები - იგივე მაქსიმალური ვალენტობა და ფიზიკური თვისებების ცვლილების მსგავსი კანონები (ერთი ჯგუფიდან მეორეზე გადასვლისას) - დნობის წერტილი, შეკუმშვა და ა.შ. 1869, დ.ი. მენდელეევმა აღმოაჩინა ელემენტების პერიოდული სისტემა (იხ. ელემენტების პერიოდული სისტემა). მან აჩვენა, რომ ელემენტების ატომური მასის მატებასთან ერთად, მათი ქიმიური და ფიზიკური თვისებები პერიოდულად მეორდება. ბრინჯი. ერთი და 2 ).

პერიოდულმა სისტემამ დაადასტურა სხვადასხვა ტიპის ატომებს შორის კავშირის არსებობა. დასკვნა იყო, რომ ატომს აქვს რთული სტრუქტურა, რომელიც იცვლება ატომური მასის მიხედვით. ატომის სტრუქტურის გამოვლენის პრობლემა ყველაზე მნიშვნელოვანი გახდა ქიმიასა და ფიზიკაში (დაწვრილებით იხილეთ ატომიზმი).

ატომური ფიზიკის გაჩენა.მეცნიერების ყველაზე მნიშვნელოვანი განვითარება, საიდანაც წარმოიშვა ატომური ფიზიკა, იყო ელექტრონისა და რადიოაქტიურობის აღმოჩენა. უაღრესად იშვიათი გაზების მეშვეობით ელექტრული დენის გავლის შესწავლისას აღმოაჩინეს სხივები, რომლებიც გამოსხივებულია გამონადენი მილის კათოდით (კათოდური სხივები) და აქვთ განივი ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში გადახრის თვისება. აღმოჩნდა, რომ ეს სხივები შედგება სწრაფად მფრინავი უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკებისგან, რომლებსაც ელექტრონები ეწოდება. 1897 წელს ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯ.ჯ.ტომსონმა გაზომა მუხტის თანაფარდობა ეამ ნაწილაკების მათ მასაზე მ.ასევე აღმოჩნდა, რომ ლითონები ასხივებენ ელექტრონებს ძლიერად გაცხელებისას ან მოკლე ტალღის სიგრძის შუქით განათებისას (იხ. თერმიონის ემისია, ფოტოელექტრონის ემისია). აქედან დაასკვნეს, რომ ელექტრონები ნებისმიერი ატომის ნაწილია. აქედან მოჰყვა, რომ ნეიტრალური ატომები ასევე უნდა შეიცავდეს დადებითად დამუხტულ ნაწილაკებს. დადებითად დამუხტული ატომები - იონები - მართლაც აღმოაჩინეს იშვიათ გაზებში ელექტრული გამონადენის შესწავლისას. ატომის, როგორც დამუხტული ნაწილაკების სისტემის იდეა ახსნილია, ჰოლანდიელი ფიზიკოსის ჰ.ლორენცის თეორიის მიხედვით, ა. , სინათლის ატომის მიერ გამოსხივების შესაძლებლობა (ელექტრომაგნიტური ტალღები): ელექტრომაგნიტური გამოსხივება წარმოიქმნება ატომური მუხტების მერყეობის დროს; ეს დადასტურდა ატომურ სპექტრებზე მაგნიტური ველის გავლენის შესწავლით (იხ. ზეემანის ფენომენი). აღმოჩნდა, რომ ინტრაატომური ელექტრონების მუხტის თანაფარდობა მათ მასასთან ე/მ,ლორენცის მიერ ნაპოვნი ზეემანის ფენომენის თეორიაში ზუსტად ტოლია მნიშვნელობა ე/მტომსონის ექსპერიმენტებში მიღებული თავისუფალი ელექტრონებისთვის. ელექტრონების თეორიამ და მისმა ექსპერიმენტულმა დადასტურებამ ატომის სირთულის უდავო მტკიცებულება მისცა.

ატომის განუყოფლობისა და შეუცვლელობის იდეა საბოლოოდ უარყო ფრანგი მეცნიერების მ.სკლოდოვსკა-კურიისა და პ.კურიის ნაშრომებმა. . რადიოაქტიურობის შესწავლის შედეგად დადგინდა (ფ. სოდი) , რომ ატომები განიცდიან ორი ტიპის ტრანსფორმაციას. ა- ნაწილაკის გამოსხივება (ჰელიუმის იონი დადებითი მუხტით 2 ე), რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტის ატომი გადაიქცევა სხვა ელემენტის ატომად, რომელიც მდებარეობს პერიოდულ სისტემაში მარცხნივ 2 უჯრედში, მაგალითად, პოლონიუმის ატომი ტყვიის ატომში. უარყოფითი მუხტის მქონე β-ნაწილაკის (ელექტრონის) გამოსხივება - ე,რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტის ატომი იქცევა ელემენტის ატომად, რომელიც მდებარეობს 1 უჯრედის მარჯვნივ, მაგალითად, ბისმუტის ატომი პოლონიუმის ატომში. ასეთი გარდაქმნების შედეგად წარმოქმნილი ატომის მასა ზოგჯერ განსხვავებული აღმოჩნდებოდა იმ ელემენტის ატომური წონისგან, რომლის უჯრედშიც ის ჩავარდა. აქედან მოჰყვა ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტის ატომების სხვადასხვა მასის არსებობა; ამ ჯიშებს მოგვიანებით უწოდეს იზოტოპები (ანუ პერიოდულ სისტემაში ერთი და იგივე ადგილი დაიკავეს). ასე რომ, იდეები მოცემული ქიმიური ელემენტის ყველა ატომის აბსოლუტური იდენტურობის შესახებ მცდარი აღმოჩნდა.

ელექტრონისა და რადიოაქტიურობის თვისებების შესწავლის შედეგებმა შესაძლებელი გახადა ატომის კონკრეტული მოდელების აგება. 1903 წელს ტომსონის მიერ შემოთავაზებულ მოდელში ატომი წარმოდგენილი იყო, როგორც დადებითად დამუხტული სფერო, რომელშიც იკვეთება ნეგატიური ელექტრონები, უმნიშვნელო ზომით (ატომთან შედარებით). ბრინჯი. 3 ).

ისინი ინახება ატომში იმის გამო, რომ მათი განაწილებული დადებითი მუხტის მიმზიდველი ძალები დაბალანსებულია მათი ურთიერთ მოგერიების ძალებით. ტომსონის მოდელმა ატომის მიერ სინათლის ემისიის, გაფანტვისა და შთანთქმის შესაძლებლობის კარგად ცნობილი ახსნა მისცა. როდესაც ელექტრონები გადაადგილდებიან წონასწორობის პოზიციიდან, წარმოიქმნება „ელასტიური“ ძალა, რომელიც ცდილობს წონასწორობის აღდგენას; ეს ძალა პროპორციულია ელექტრონის გადაადგილების წონასწორობის პოზიციიდან და, შესაბამისად, დიპოლური მომენტის (იხ. დიპოლური მომენტი) ატომი. შემხვედრი ელექტრომაგნიტური ტალღის ელექტრული ძალების მოქმედებით ატომში ელექტრონები რხევა იმავე სიხშირით, როგორც ელექტრული ინტენსივობა სინათლის ტალღაში; რხევადი ელექტრონები, თავის მხრივ, ასხივებენ იმავე სიხშირის სინათლეს. ასე იფანტება ელექტრომაგნიტური ტალღები მატერიის ატომებით. ნივთიერების სისქეში სინათლის სხივის შესუსტების ხარისხით, შეგიძლიათ გაიგოთ გაფანტული ელექტრონების საერთო რაოდენობა, ხოლო მოცულობის ერთეულზე ატომების რაოდენობის ცოდნით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ ელექტრონების რაოდენობა თითოეულ ატომში.

რეზერფორდის მიერ ატომის პლანეტარული მოდელის შექმნა.ტომსონის ატომის მოდელი არადამაკმაყოფილებელი აღმოჩნდა. მის საფუძველზე შეუძლებელი იყო ინგლისელი ფიზიკოსის ე.რეზერფორდისა და მისი თანამშრომლების ჰ.გეიგერის და ე.მარსდენის ექსპერიმენტების სრულიად მოულოდნელი შედეგის ახსნა ატომების მიერ α-ნაწილაკების გაფანტვაზე. ამ ექსპერიმენტებში სწრაფი α-ნაწილაკები გამოიყენებოდა ატომების პირდაპირი გამოკვლევისთვის. მატერიის გავლით α-ნაწილაკები ეჯახება ატომებს. ყოველი შეჯახებისას α-ნაწილაკი, რომელიც დაფრინავს ატომის ელექტრულ ველში, იცვლის მოძრაობის მიმართულებას - ის განიცდის გაფანტვას. გაფანტული მოვლენების აბსოლუტურ უმრავლესობაში α-ნაწილაკების გადახრები (გაფანტვის კუთხეები) ძალიან მცირე იყო. მაშასადამე, α-ნაწილაკების სხივის მატერიის თხელ ფენაში გავლისას სხივის მხოლოდ უმნიშვნელო დაბინდვა მოხდა. თუმცა, α-ნაწილაკების ძალიან მცირე ნაწილი გადახრილი იყო 90°-ზე მეტი კუთხით. ეს შედეგი ვერ აიხსნება ტომსონის მოდელის საფუძველზე, რადგან „მყარ“ ატომში ელექტრული ველი არ არის საკმარისად ძლიერი, რომ გადახრის სწრაფი და მასიური α-ნაწილაკი დიდი კუთხით. α-ნაწილაკების გაფანტვაზე ექსპერიმენტების შედეგების ასახსნელად, რეზერფორდმა შემოგვთავაზა ატომის ფუნდამენტურად ახალი მოდელი, რომელიც მზის სისტემის აგებულებით მოგვაგონებს და მას პლანეტარული უწოდეს. მას აქვს შემდეგი ფორმა. ატომის ცენტრში არის დადებითად დამუხტული ბირთვი, რომლის ზომები (ატომური ფიზიკა 10 -12 სმ) ძალიან მცირეა ატომის ზომასთან შედარებით (Atomic Physics10 -8 სმ), და მასა თითქმის ტოლია ატომის მასის. ელექტრონები მოძრაობენ ბირთვის გარშემო, ისევე როგორც პლანეტები მზის გარშემო; დაუმუხტავ (ნეიტრალურ) ატომში ელექტრონების რაოდენობა ისეთია, რომ მათი მთლიანი უარყოფითი მუხტი ანაზღაურებს (ანეიტრალებს) ბირთვის დადებით მუხტს. ელექტრონები უნდა მოძრაობდნენ ბირთვის გარშემო, წინააღმდეგ შემთხვევაში ისინი დაეცემა მასზე მიზიდულობის ძალების გავლენის ქვეშ. ატომსა და პლანეტურ სისტემას შორის განსხვავება ისაა, რომ ამ უკანასკნელში მოქმედებენ გრავიტაციული ძალები, ატომში კი ელექტრული (კულონის) ძალები. ბირთვთან, რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს წერტილოვან დადებით მუხტად, არის ძალიან ძლიერი ელექტრული ველი. ამრიგად, ბირთვის მახლობლად ფრენისას, დადებითად დამუხტული α-ნაწილაკები (ჰელიუმის ბირთვები) განიცდიან ძლიერ გადახრისას (იხ. ბრინჯი. 4 ). მოგვიანებით გაირკვა (გ. მოსელი), რომ ბირთვის მუხტი ერთი ქიმიური ელემენტიდან მეორეზე იზრდება ელექტრონის მუხტის ტოლი მუხტის ელემენტარული ერთეულით (მაგრამ დადებითი ნიშნით). რიცხობრივად, ატომის ბირთვის მუხტი, გამოხატული ელემენტარული მუხტის ერთეულებში e, უდრის პერიოდულ სისტემაში შესაბამისი ელემენტის რიგით რიცხვს.

პლანეტარული მოდელის შესამოწმებლად, რეზერფორდმა და მისმა თანამშრომელმა ჩარლზ დარვინმა გამოთვალეს α-ნაწილაკების კუთხური განაწილება, რომლებიც გაბნეულია წერტილოვანი ბირთვით, კულონის ძალების ცენტრით. მიღებული შედეგი დადასტურდა ექსპერიმენტულად სხვადასხვა კუთხით მიმოფანტული α-ნაწილაკების რაოდენობის გაზომვით. ექსპერიმენტის შედეგები ზუსტად დაემთხვა თეორიულ გამოთვლებს, რითაც ბრწყინვალედ დადასტურდა რეზერფორდის ატომის პლანეტარული მოდელი.

თუმცა, ატომის პლანეტარული მოდელი ფუნდამენტურ სირთულეებს წააწყდა. კლასიკური ელექტროდინამიკის მიხედვით, დამუხტული ნაწილაკი, რომელიც მოძრაობს აჩქარებით, განუწყვეტლივ ასხივებს ელექტრომაგნიტურ ენერგიას. ამრიგად, ელექტრონებს, რომლებიც მოძრაობენ ბირთვის ირგვლივ, ანუ აჩქარებულნი, მუდმივად უნდა დაკარგონ ენერგია რადიაციისთვის. მაგრამ ამავე დროს, წამის უმცირეს ნაწილში, ისინი დაკარგავდნენ მთელ კინეტიკურ ენერგიას და ჩავარდებიან ბირთვში. კიდევ ერთი სირთულე, რომელიც ასევე ასოცირდება რადიაციასთან, იყო შემდეგი: თუ მივიღებთ (კლასიკური ელექტროდინამიკის შესაბამისად), რომ ელექტრონის მიერ გამოსხივებული სინათლის სიხშირე ტოლია ატომში ელექტრონის რხევების სიხშირისა (ანუ რიცხვი). ბრუნები, რომლებიც ის აკეთებს თავის ორბიტაზე ერთ წამში) ან აქვს მისი მრავალჯერადი, მაშინ გამოსხივებული სინათლე, როდესაც ელექტრონი უახლოვდება ბირთვს, მუდმივად უნდა შეცვალოს მისი სიხშირე და მის მიერ გამოსხივებული სინათლის სპექტრი უნდა იყოს უწყვეტი. . მაგრამ ეს ეწინააღმდეგება გამოცდილებას. ატომი ასხივებს მოცემული ქიმიური ელემენტისთვის დამახასიათებელ, კარგად განსაზღვრული სიხშირის სინათლის ტალღებს და ახასიათებს ცალკეული სპექტრული ხაზებისგან შემდგარი სპექტრი – ხაზის სპექტრი. ელემენტების ხაზის სპექტრში ექსპერიმენტულად დადგინდა რიგი კანონზომიერებები, რომელთაგან პირველი აღმოაჩინა შვეიცარიელმა მეცნიერმა ჯ.ბალმერმა (1885 წ.) წყალბადის სპექტრში. ყველაზე ზოგადი ნიმუში - კომბინაციის პრინციპი - აღმოაჩინა ავსტრიელმა მეცნიერმა W. Ritz-მა (1908 წ.). ეს პრინციპი შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: თითოეული ელემენტის ატომისთვის შეგიძლიათ იპოვოთ რიცხვების თანმიმდევრობა. თ 1 ,თ 2 ,თ 3 ,... - ე.წ. სპექტრალური ტერმინები ისეთი, რომ სიხშირე ვმოცემული ელემენტის თითოეული სპექტრული ხაზი გამოიხატება ორი ტერმინის სხვაობით: ვ = თკ - თმე . წყალბადის ატომისთვის, ტერმინი ტ ნ = R/n 2,სადაც n-მთელი რიცხვი, რომელიც იღებს მნიშვნელობას ნ= 1, 2, 3,..., ა R-ე. წ. რიდბერგის მუდმივა (იხ. რიდბერგის მუდმივა).

ამრიგად, რეზერფორდის ატომის მოდელის ფარგლებში, ატომის სტაბილურობა გამოსხივების მიმართ და მისი გამოსხივების ხაზის სპექტრების ახსნა ვერ მოხერხდა. მის საფუძველზე ვერ აიხსნება როგორც თერმული გამოსხივების კანონები, ასევე ფოტოელექტრული ფენომენების კანონები, რომლებიც წარმოიქმნება მატერიასთან რადიაციის ურთიერთქმედებისას. ამ კანონების ახსნა შესაძლებელი გახდა სრულიად ახალი - კვანტური - ცნებების საფუძველზე, რომელიც პირველად შემოიღო გერმანელმა ფიზიკოსმა მ.პლანკმა (1900 წ.). თერმული გამოსხივების სპექტრში ენერგიის განაწილების კანონის - გაცხელებული სხეულების გამოსხივების გამოსაყვანად - პლანკი ვარაუდობს, რომ მატერიის ატომები გამოყოფენ ელექტრომაგნიტურ ენერგიას (სინათლეს) ცალკეული ნაწილების სახით - სინათლის კვანტები, რომელთა ენერგია პროპორციულია. ვ(რადიაციული სიხშირე): E = hvსადაც თ-კვანტური თეორიის მუდმივი მახასიათებელი და ეწოდება პლანკის მუდმივა (იხ. პლანკის მუდმივა). 1905 წელს ა.აინშტაინმა მისცა ფოტოელექტრული ფენომენების კვანტური ახსნა, რომლის მიხედვითაც კვანტური ენერგია ჰვმიდის ლითონისგან ელექტრონის ამოსაღებად - სამუშაო ფუნქცია R -და გადასცეს მას კინეტიკური ენერგია თნათესავი; ჰვ = რ+ ტკინი. ამავე დროს, აინშტაინმა შემოიღო სინათლის კვანტების, როგორც ნაწილაკების განსაკუთრებული სახეობის კონცეფცია; ამ ნაწილაკებმა შემდგომში მიიღეს სახელი Photon ov.

რეზერფორდის მოდელის წინააღმდეგობების გადაჭრა შესაძლებელი აღმოჩნდა მხოლოდ კლასიკური ფიზიკის რიგი ჩვეულებრივი იდეების მიტოვებით. ატომის თეორიის აგებაში ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაბიჯი გადადგა დანიელმა ფიზიკოსმა ნ.ბორმა (1913).

ბორის პოსტულატები და ატომის ბორის მოდელი. ატომის კვანტური თეორიის საფუძველზე ბორმა დააყენა 2 პოსტულატი, რომელიც ახასიათებს ატომის იმ თვისებებს, რომლებიც არ ჯდება კლასიკური ფიზიკის ჩარჩოებში. ბორის ეს პოსტულატები შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად:

1. სტაციონარული მდგომარეობების არსებობა. ატომი არ ასხივებს და მდგრადია მხოლოდ ზოგიერთ სტაციონარულ (დროში უცვლელი) მდგომარეობებში, რომლებიც შეესაბამება "დაშვებული" ენერგეტიკული მნიშვნელობების დისკრეტულ (შეწყვეტილ) სერიას. ე 1 , ე 2 , ე 3 , ე 4 ,... ენერგიის ნებისმიერი ცვლილება დაკავშირებულია კვანტურ (ნახტომის მსგავსი) გადასვლასთან ერთი სტაციონარული მდგომარეობიდან მეორეში.

2. გამოსხივების სიხშირეების მდგომარეობა (კვანტური გადასვლები გამოსხივებით). ერთი სტაციონარული მდგომარეობიდან ენერგიით გადასვლისას ეენერგიით მეორეში შევედი ე k ატომი ასხივებს ან შთანთქავს გარკვეული სიხშირის სინათლეს ვგამოსხივების კვანტის სახით (ფოტონი) hv,ურთიერთობის მიხედვით hv=Eმე - ეკ . გამოსხივებისას ატომი გადის უმაღლესი ენერგიის მდგომარეობიდან ემე დაბალი ენერგიის მდგომარეობამდე ე k, შეწოვისას, პირიქით, უფრო დაბალი ენერგიის მქონე მდგომარეობიდან ე k უფრო ენერგეტიკულ მდგომარეობამდე ემე .

ბორის პოსტულატები დაუყოვნებლივ იძლევა საშუალებას გავიგოთ რიცის კომბინაციის პრინციპის ფიზიკური მნიშვნელობა (იხ. ზემოთ); თანაფარდობის შედარება ჰვ = ემე - ეკ და ვ = ტკ - თმე გვიჩვენებს, რომ სპექტრული ტერმინები შეესაბამება სტაციონარულ მდგომარეობებს და ამ უკანასკნელის ენერგია უნდა იყოს ტოლი (მუდმივ წევრამდე) ემე = -hTმე , ე k = -hTკ .

როდესაც სინათლე გამოიყოფა ან შეიწოვება, იცვლება ატომის ენერგია, ეს ცვლილება უდრის გამოსხივებული ან შთანთქმის ფოტონის ენერგიას, ანუ ხდება ენერგიის შენარჩუნების კანონი. ატომის ხაზის სპექტრი არის მისი ენერგიის შესაძლო მნიშვნელობების დისკრეტულობის შედეგი.

ბორმა გამოიყენა კლასიკური (ნიუტონის) მექანიკა ატომის ენერგიის დასაშვები მნიშვნელობების დასადგენად - მისი ენერგიის კვანტიზაცია - და შესაბამისი სტაციონარული მდგომარეობის მახასიათებლების მოსაძებნად. „თუ ჩვენ გვსურს ზოგადად სტაციონარული მდგომარეობების ვიზუალური წარმოდგენა, ჩვენ არ გვაქვს სხვა საშუალება, ყოველ შემთხვევაში, ახლა, გარდა ჩვეულებრივი მექანიკისა“, წერდა ბორი 1913 წელს („სამი სტატია სპექტრებსა და ატომების სტრუქტურაზე“, მ. -ლ., 1923, გვ. 22). უმარტივესი ატომისთვის - წყალბადის ატომი, რომელიც შედგება ბირთვისგან + მუხტით ე(პროტონი) და ელექტრონი მუხტით - ებორმა განიხილა ელექტრონის მოძრაობა ბირთვის გარშემო წრიულ ორბიტებში. ატომის ენერგიის შედარება ესპექტრული ტერმინებით T n \u003d R / n 2წყალბადის ატომისთვის, რომელიც დიდი სიზუსტით იქნა ნაპოვნი მისი სპექტრული ხაზების სიხშირეებიდან, მან მიიღო ატომის ენერგიის შესაძლო მნიშვნელობები E n= -hT n \u003d -hR / n 2(სადაც ნ= 1, 2, 3,...). ისინი შეესაბამება რადიუსის წრიულ ორბიტებს a n \u003d a 0 n 2,სადაც ა 0 = 0.53 10 -8 სმ -ბორის რადიუსი - უმცირესი წრიული ორბიტის რადიუსი (at ნ= 1). ბორმა გამოთვალა რევოლუციის სიხშირეები ველექტრონი ბირთვის ირგვლივ წრიულ ორბიტებზე დამოკიდებულია ელექტრონის ენერგიაზე. აღმოჩნდა, რომ ატომის მიერ გამოსხივებული სინათლის სიხშირეები არ ემთხვევა რევოლუციის სიხშირეს ვ n , როგორც ამას მოითხოვს კლასიკური ელექტროდინამიკა, მაგრამ პროპორციულია, მიმართების მიხედვით hv=Eმე - ე k , ელექტრონის ენერგიის სხვაობა ორ შესაძლო ორბიტაზე.

ელექტრონის ორბიტის სიხშირესა და გამოსხივების სიხშირეს შორის კავშირის საპოვნელად, ბორმა გამოთქვა ვარაუდი, რომ კვანტური და კლასიკური თეორიების შედეგები უნდა ემთხვეოდეს დაბალ რადიაციის სიხშირეებზე (გრძელი ტალღის სიგრძეზე; ასეთი დამთხვევა ხდება თერმული გამოსხივებისთვის, კანონები. რომელთაგან მიღებული იყო პლანკი). მან გაათანაბრა დიდი ნგადასვლის სიხშირე ვ = (ე n+1 - ენ)/ თცირკულაციის სიხშირე ვ n ორბიტაზე მოცემული ნდა გამოითვალა რიდბერგის მუდმივის მნიშვნელობა R,რომელიც დიდი სიზუსტით დაემთხვა მნიშვნელობას R,აღმოჩენილი გამოცდილებიდან, რამაც დაადასტურა ბორის ვარაუდი. ბორმა ასევე მოახერხა არა მხოლოდ წყალბადის სპექტრის ახსნა, არამედ დამაჯერებლად აჩვენა, რომ ზოგიერთი სპექტრული ხაზები, რომლებიც წყალბადს მიეკუთვნებოდა, ჰელიუმს ეკუთვნის. ბორის დაშვება, რომ კვანტური და კლასიკური თეორიების შედეგები უნდა ემთხვეოდეს გამოსხივების დაბალი სიხშირეების შემზღუდველ შემთხვევაში წარმოადგენდა ე.წ. შესაბამისობის პრინციპი. მოგვიანებით, ბორმა წარმატებით გამოიყენა იგი სპექტრის ხაზების ინტენსივობის მოსაძებნად. როგორც თანამედროვე ფიზიკის განვითარებამ აჩვენა, კორესპონდენციის პრინციპი ძალიან ზოგადი აღმოჩნდა (იხ. კორესპონდენციის პრინციპი) .

ბორის ატომის თეორიაში ენერგიის კვანტიზაცია, ანუ მისი შესაძლო მნიშვნელობების პოვნა, „დაშვებული“ ორბიტების პოვნის ზოგადი მეთოდის განსაკუთრებული შემთხვევა აღმოჩნდა. კვანტური თეორიის მიხედვით, ასეთი ორბიტებია მხოლოდ ის ორბიტები, რომლებშიც ატომში ელექტრონის კუთხური იმპულსი უდრის მთელ რიცხვს. სთ/2π.თითოეული ნებადართული ორბიტა შეესაბამება ატომის ენერგიის გარკვეულ შესაძლო მნიშვნელობას (იხ. ატომი).

ატომის კვანტური თეორიის ძირითადი დებულებები - ბორის 2 პოსტულატი - სრულყოფილად დადასტურდა ექსპერიმენტულად. განსაკუთრებით ნათელი დადასტურება იყო გერმანელი ფიზიკოსების ჯ. ფრანკისა და გ.ჰერცის (1913-16) ექსპერიმენტებმა. ამ გამოცდილების არსი შემდეგია. ელექტრონების ნაკადი, რომლის ენერგიის კონტროლიც შესაძლებელია, შედის ჭურჭელში, რომელიც შეიცავს ვერცხლისწყლის ორთქლს. ელექტრონებს ეძლევა ენერგია, რომელიც თანდათან იზრდება. ელექტრონების ენერგიის მატებასთან ერთად იზრდება დენი ელექტრული წრეში შემავალ გალვანომეტრში; როდესაც ელექტრონის ენერგია აღმოჩნდება გარკვეული მნიშვნელობების ტოლი (4.9; 6.7; 10.4 ევ), დენი მკვეთრად ეცემა ( ბრინჯი. 5 ). ამავდროულად, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ ვერცხლისწყლის ორთქლი ასხივებს გარკვეული სიხშირის ულტრაიისფერ სხივებს.

წარმოდგენილი ფაქტები მხოლოდ ერთი ინტერპრეტაციის საშუალებას იძლევა. სანამ ელექტრონის ენერგია ნაკლებია 4,9-ზე ev,ელექტრონები არ კარგავენ ენერგიას ვერცხლისწყლის ატომებთან შეჯახებისას – შეჯახებები ბუნებით ელასტიურია. როდესაც ენერგია აღმოჩნდება ტოლი გარკვეული მნიშვნელობის, კერძოდ 4.9 ev,ელექტრონები თავიანთ ენერგიას გადასცემენ ვერცხლისწყლის ატომებს, რომლებიც შემდეგ ასხივებენ მას ულტრაიისფერი სინათლის კვანტების სახით. გამოთვლა გვიჩვენებს, რომ ამ ფოტონების ენერგია უდრის ზუსტად იმ ენერგიას, რომელსაც ელექტრონები კარგავენ. ამ ექსპერიმენტებმა დაამტკიცა, რომ ატომის შინაგან ენერგიას შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ გარკვეული დისკრეტული მნიშვნელობები, რომ ატომი შთანთქავს ენერგიას გარედან და ასხივებს მას ერთბაშად მთელ კვანტებში და რომ, საბოლოოდ, ატომის მიერ გამოსხივებული სინათლის სიხშირე შეესაბამება ატომის მიერ დაკარგული ენერგია.

შემდგომი განვითარება ა.ფ. აჩვენა ბორის პოსტულატების მართებულობა არა მხოლოდ ატომებისთვის, არამედ სხვა მიკროსკოპული სისტემებისთვის - მოლეკულებისთვის და ატომების ბირთვებისთვის. ეს პოსტულატები უნდა ჩაითვალოს მყარად ჩამოყალიბებულ ექსპერიმენტულ კვანტურ კანონებად. ისინი შეადგენენ ბორის თეორიის იმ ნაწილს, რომელიც არა მხოლოდ კვანტური თეორიის შემდგომი განვითარების დროს იყო შემონახული, არამედ მისი დასაბუთებაც მიიღო. განსხვავებული სიტუაციაა ატომის ბორის მოდელთან დაკავშირებით, რომელიც ემყარება ატომში ელექტრონების მოძრაობის განხილვას კლასიკური მექანიკის კანონების მიხედვით, დამატებითი კვანტიზაციის პირობების დაწესებით. ამ მიდგომამ შესაძლებელი გახადა მრავალი მნიშვნელოვანი შედეგის მიღება, მაგრამ არათანმიმდევრული იყო: კვანტური პოსტულატები ხელოვნურად იყო მიმაგრებული კლასიკური მექანიკის კანონებთან. თანმიმდევრული თეორია შეიქმნა 20-იან წლებში. მე -20 საუკუნე Კვანტური მექანიკა . მისი შექმნა მომზადდა ბორის თეორიის სამოდელო წარმოდგენის შემდგომი განვითარებით, რომლის დროსაც ნათელი გახდა მისი ძლიერი და სუსტი მხარეები.

ბორის ატომის მოდელის თეორიის შემუშავება.ბორის თეორიის ძალიან მნიშვნელოვანი შედეგი იყო წყალბადის ატომის სპექტრის ახსნა. ატომური სპექტრების თეორიის შემუშავების შემდგომი ნაბიჯი გადადგა გერმანელმა ფიზიკოსმა ა. სომერფელდმა. კვანტიზაციის წესების უფრო დეტალურად შემუშავებით, ატომში ელექტრონების მოძრაობის უფრო რთულ სურათზე დაყრდნობით (ელიფსური ორბიტების გასწვრივ) და ბირთვის ველში გარე (ე.წ. ვალენტური) ელექტრონის სკრინინგის გათვალისწინებით. და შიდა ელექტრონები, მან შეძლო აეხსნა რიგი კანონზომიერება ტუტე ლითონების სპექტრებში.

ბორის ატომის თეორიამ ასევე ნათელი მოჰფინა აგებულებას ე.წ. რენტგენის სხივების დამახასიათებელი სპექტრები. ატომების რენტგენის სპექტრებს, ისევე როგორც მათ ოპტიკურ სპექტრებს, აქვთ მოცემული ელემენტისთვის დამახასიათებელი დისკრეტული ხაზის სტრუქტურა (აქედან გამომდინარე, სახელი). სხვადასხვა ელემენტების დამახასიათებელი რენტგენის სპექტრის გამოკვლევისას, ინგლისელმა ფიზიკოსმა გ. მოსელიმ აღმოაჩინა შემდეგი ნიმუში: გამოსხივებული ხაზების სიხშირის კვადრატული ფესვები ერთნაირად იზრდება ელემენტიდან ელემენტამდე მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში ატომური რიცხვის პროპორციულად. ელემენტი. საინტერესოა, რომ მოსელის კანონი სრულად ადასტურებდა მენდელეევის სისწორეს, რომელიც ზოგ შემთხვევაში არღვევდა ატომური წონის გაზრდის მიხედვით ცხრილში ელემენტების მოთავსების პრინციპს და უფრო მძიმე ელემენტებს უსწრებდა მსუბუქს.

ბორის თეორიის საფუძველზე შესაძლებელი გახდა ატომების თვისებების პერიოდულობის ახსნა. რთულ ატომში წარმოიქმნება ელექტრონული გარსები, რომლებიც თანმიმდევრულად ივსება, დაწყებული შიგნიდან, გარკვეული რაოდენობის ელექტრონებით (ჭურვების წარმოქმნის ფიზიკური მიზეზი ცხადი გახდა მხოლოდ პაულის პრინციპის საფუძველზე, იხილეთ ქვემოთ). გარე ელექტრონული გარსების სტრუქტურა პერიოდულად მეორდება, რაც იწვევს პერიოდული სისტემის იმავე ჯგუფში მდებარე ელემენტების ქიმიური და მრავალი ფიზიკური თვისების პერიოდულ გამეორებას. ბორის თეორიის საფუძველზე გერმანელმა ქიმიკოსმა W. Kossel-მა (1916 წ.) ახსნა ქიმიური ურთიერთქმედება ე.წ. ჰეტეროპოლარული მოლეკულები.

თუმცა, ატომის თეორიის ყველა კითხვა არ შეიძლება აიხსნას ბორის თეორიის მოდელის წარმოდგენის საფუძველზე. იგი არ გაუმკლავდა სპექტრების თეორიის ბევრ პრობლემას, საშუალებას აძლევდა მიეღო მხოლოდ წყალბადის ატომის სპექტრული ხაზების სიხშირეების სწორი მნიშვნელობები და წყალბადის მსგავსი ატომები, ხოლო ამ ხაზების ინტენსივობა აუხსნელი დარჩა; ბორს უნდა გამოეყენებინა კორესპონდენციის პრინციპი ინტენსივობის ასახსნელად.

წყალბადის ატომზე უფრო რთულ ატომებში ელექტრონების მოძრაობის ახსნაზე გადასვლისას ბორის მოდელის თეორია ჩიხში იყო. უკვე ჰელიუმის ატომი, რომელშიც 2 ელექტრონი მოძრაობს ბირთვის ირგვლივ, მასზე დაფუძნებულ თეორიულ ინტერპრეტაციას არ ექვემდებარება. სირთულეები ამ შემთხვევაში არ შემოიფარგლებოდა გამოცდილებასთან რაოდენობრივი შეუსაბამობებით. თეორია უძლური აღმოჩნდა ისეთი პრობლემის გადაჭრაში, როგორიცაა ატომების მოლეკულაში გაერთიანება. რატომ ერწყმის წყალბადის 2 ნეიტრალური ატომი წყალბადის მოლეკულას? როგორ ავხსნათ ზოგადად ვალენტობის ბუნება? რა აკავშირებს მყარი ნივთიერების ატომებს? ეს კითხვები პასუხგაუცემელი დარჩა. ბორის მოდელის ფარგლებში შეუძლებელი იყო მათი გადაწყვეტის მიდგომის პოვნა.

ატომის კვანტური მექანიკური თეორია.ბორის ატომის მოდელის შეზღუდვები სათავეს იღებს მიკრონაწილაკების მოძრაობის შესახებ კლასიკური იდეების შეზღუდვებში. ცხადი გახდა, რომ ატომის თეორიის შემდგომი განვითარებისთვის აუცილებელია მიკრონაწილაკების მოძრაობისა და ურთიერთქმედების შესახებ ძირითადი იდეების კრიტიკულად გადახედვა. კლასიკურ მექანიკაზე დაფუძნებული მოდელის არადამაკმაყოფილებელი ბუნება კვანტიზაციის პირობების დამატებით აშკარად ესმოდა თავად ბორს, რომლის შეხედულებებმა დიდი გავლენა მოახდინა ალგებრული ფუნქციების შემდგომ განვითარებაზე. ა.ფ.-ის განვითარების ახალი ეტაპის დასაწყისი. იყო ფრანგი ფიზიკოსის ლ. დე ბროლის (1924) მიერ გამოთქმული იდეა მიკრო ობიექტების, კერძოდ ელექტრონის მოძრაობის ორმაგი ბუნების შესახებ (იხ. დე ბროლის ტალღები). ეს იდეა გახდა კვანტური მექანიკის ამოსავალი წერტილი (იხ. კვანტური მექანიკა), რომელიც შეიქმნა 1925–26 წლებში W. Heisenberg და M. Born (გერმანია), E. Schrödinger (ავსტრია) და P. Dirac (ინგლისი) ნაშრომებით. და მის საფუძველზე შეიმუშავა ატომის თანამედროვე კვანტური მექანიკური თეორია.

კვანტური მექანიკის იდეები ელექტრონის (ზოგადად მიკრონაწილაკების) მოძრაობის შესახებ რადიკალურად განსხვავდება კლასიკურისგან. კვანტური მექანიკის მიხედვით, ელექტრონი არ მოძრაობს ტრაექტორიის (ორბიტის) გასწვრივ, როგორც მყარი ბურთი; ელექტრონის მოძრაობას ასევე აქვს ტალღების გავრცელებისთვის დამახასიათებელი გარკვეული მახასიათებლები. ერთის მხრივ, ელექტრონი ყოველთვის მოქმედებს (მაგალითად, შეჯახებისას), როგორც ერთი მთლიანი, განუყოფელი მუხტისა და მასის მქონე ნაწილაკი; ამავდროულად, გარკვეული ენერგიითა და იმპულსის მქონე ელექტრონები ვრცელდება, როგორც სიბრტყე ტალღა გარკვეული სიხშირით (და გარკვეული ტალღის სიგრძით). ელექტრონის ენერგია ეროგორ უკავშირდება ნაწილაკები სიხშირეს ველექტრონული ტალღის თანაფარდობა: E=hv,და მისი იმპულსი R -ტალღის სიგრძით λ თანაფარდობა: p = h/λ.

ელექტრონის სტაბილური მოძრაობა ატომში, როგორც შრედინგერი (1926) აჩვენა, გარკვეულწილად ანალოგიურია მდგარი ტალღების (იხ. მუდმივი ტალღები) , რომელთა ამპლიტუდები სხვადასხვა წერტილში განსხვავებულია. ამავდროულად, ატომში, ისევე როგორც ოსცილატორულ სისტემაში, შესაძლებელია მხოლოდ ზოგიერთი „შერჩეული“ მოძრაობა ენერგიის გარკვეული მნიშვნელობებით, კუთხური იმპულსითა და ატომში ელექტრონის იმპულსის პროექციით. ატომის თითოეული სტაციონარული მდგომარეობა აღწერილია ზოგიერთი ტალღის ფუნქციის გამოყენებით (იხილეთ ტალღის ფუნქცია) , რომელიც წარმოადგენს სპეციალური ტიპის ტალღური განტოლების - შროდინგერის განტოლების ამოხსნას; ტალღის ფუნქცია შეესაბამება „ელექტრონულ ღრუბელს“, რომელიც ახასიათებს (საშუალოდ) ელექტრონის მუხტის სიმკვრივის განაწილებას ატომში (იხ. ატომი , იქით ბრინჯი. 3 ნაჩვენებია წყალბადის ატომის „ელექტრონული ღრუბლების“ პროგნოზები). 20-30-იან წლებში. შემუშავდა სავარაუდო მეთოდები ელექტრონის მუხტის სიმკვრივის რთულ ატომებში განაწილების გამოსათვლელად, კერძოდ, თომას-ფერმის მეთოდი (1926, 1928). ეს ღირებულება და მასთან დაკავშირებული ღირებულება ე.წ. ატომური ფაქტორი (იხ. ატომური ფაქტორი) მნიშვნელოვანია ატომებთან ელექტრონების შეჯახების, აგრეთვე რენტგენის სხივების მათი გაფანტვის შესწავლაში.

კვანტური მექანიკის საფუძველზე, შრედინგერის განტოლების ამოხსნით შესაძლებელი გახდა ელექტრონების ენერგიების სწორად გამოთვლა რთულ ატომებში. ასეთი გამოთვლების სავარაუდო მეთოდები შეიმუშავა 1928 წელს დ.ჰარტრიმ (ინგლისი) და 1930 წელს ვ.ა.ფოკმა (სსრკ). ატომური სპექტრების შესწავლამ სრულად დაადასტურა ატომის კვანტური მექანიკური თეორია. აღმოჩნდა, რომ ატომში ელექტრონის მდგომარეობა არსებითად დამოკიდებულია მის Spin a-ზე - იმპულსის საკუთარი მექანიკური მომენტი. ახსნა იყო ატომზე გარე ელექტრული და მაგნიტური ველების მოქმედება (იხ. სტარკის ფენომენი (იხ. სტარკის ეფექტი), ზეემანის ფენომენი). მნიშვნელოვანი ზოგადი პრინციპი, რომელიც დაკავშირებულია ელექტრონის სპინთან, აღმოაჩინა შვეიცარიელმა ფიზიკოსმა ვ. პაულიმ (1925) (იხ. პაულის პრინციპი), ამ პრინციპის მიხედვით, ატომში თითოეულ ელექტრონულ მდგომარეობაში მხოლოდ ერთი ელექტრონი შეიძლება იყოს; თუ ეს მდგომარეობა უკვე დაკავებულია რომელიმე ელექტრონით, მაშინ შემდეგი ელექტრონი, რომელიც შედის ატომის შემადგენლობაში, იძულებულია დაიკავოს სხვა მდგომარეობა. პაულის პრინციპის საფუძველზე საბოლოოდ დადგინდა რთულ ატომებში ელექტრონული გარსების შევსების რიცხვები, რომლებიც განსაზღვრავენ ელემენტების თვისებების პერიოდულობას. კვანტურ მექანიკაზე დაყრდნობით გერმანელმა ფიზიკოსებმა ვ.გეიტლერმა და ფ.ლონდონმა (1927) მისცეს თეორია ე.წ. ორი იდენტური ატომის ჰომეოპოლარული ქიმიური ბმა (მაგალითად, წყალბადის ატომები H 2 მოლეკულაში), რომელიც არ შეიძლება აიხსნას ატომის ბორის მოდელის ფარგლებში.

კვანტური მექანიკის მნიშვნელოვანი გამოყენება 30-იან წლებში. მოგვიანებით კი იყო შეკრული ატომების კვლევები, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას ან კრისტალს. ატომის მდგომარეობა, რომელიც არის მოლეკულის ნაწილი, არსებითად განსხვავდება თავისუფალი ატომის მდგომარეობებისგან. ატომი ასევე განიცდის მნიშვნელოვან ცვლილებებს კრისტალში ინტრაკრისტალური ველის მოქმედებით, რომლის თეორია პირველად H. Bethe-მ (1929) შეიმუშავა. ამ ცვლილებების გამოკვლევით შეიძლება დადგინდეს ატომის ურთიერთქმედების ბუნება მის გარემოსთან. ყველაზე დიდი ექსპერიმენტული მიღწევა ამ სფეროში არის A.f. ზავოისკის მიერ 1944 წელს აღმოაჩინა ელექტრონის პარამაგნიტური რეზონანსი (იხ. ელექტრონის პარამაგნიტური რეზონანსი) , რამაც შესაძლებელი გახადა გარემოსთან ატომების სხვადასხვა კავშირის შესწავლა.

თანამედროვე ატომური ფიზიკა.თანამედროვე ა.ფ.-ის ძირითადი მონაკვეთები. არის ატომის თეორია, ატომური (ოპტიკური) სპექტროსკოპია, რენტგენის სპექტროსკოპია, რადიო სპექტროსკოპია (ის ასევე იკვლევს მოლეკულების ბრუნვის დონეებს) და ატომისა და იონის შეჯახების ფიზიკას. სპექტროსკოპიის სხვადასხვა განყოფილება მოიცავს რადიაციის სიხშირეების სხვადასხვა დიაპაზონს და, შესაბამისად, ფოტონების ენერგიების სხვადასხვა დიაპაზონს. მაშინ როცა რენტგენის სპექტროსკოპია სწავლობს ატომების გამოსხივებას ფოტონის ენერგიით ასობით ათას ელექტრონამდე. ev,რადიო სპექტროსკოპია ეხება ძალიან მცირე კვანტებს - კვანტამდე 10 -6-ზე ნაკლები ევ.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანა ა.ფ. - ატომის მდგომარეობის ყველა მახასიათებლის დეტალური განმარტება. ჩვენ ვსაუბრობთ ატომის ენერგიის შესაძლო მნიშვნელობების განსაზღვრაზე - მისი ენერგეტიკული დონეები, იმპულსის მომენტების მნიშვნელობები და სხვა რაოდენობები, რომლებიც ახასიათებს ატომის მდგომარეობას. შესწავლილია ენერგიის დონის წვრილი და ჰიპერწვრილი სტრუქტურები (იხ. ატომური სპექტრები) , ენერგიის დონეების ცვლილებები ელექტრული და მაგნიტური ველების გავლენით - როგორც გარე, მაკროსკოპული, ასევე შიდა, მიკროსკოპული. დიდი მნიშვნელობა აქვს ატომის მდგომარეობებს ისეთ მახასიათებელს, როგორიცაა ელექტრონის სიცოცხლე ენერგეტიკულ დონეზე. და ბოლოს, დიდი ყურადღება ეთმობა ატომური სპექტრის აგზნების მექანიზმს.

AF-ის სხვადასხვა განყოფილების მიერ შესწავლილი ფენომენების არეები ერთმანეთს ემთხვევა. რენტგენის სპექტროსკოპია რენტგენის სხივების ემისიის და შთანთქმის გაზომვით შესაძლებელს ხდის ძირითადად განსაზღვროს შიდა ელექტრონების შემაკავშირებელი ენერგიები ატომის ბირთვთან (იონიზაციის ენერგია), ატომის შიგნით ელექტრული ველის განაწილება. ოპტიკური სპექტროსკოპია სწავლობს ატომების მიერ გამოსხივებული სპექტრული ხაზების სიმრავლეს, განსაზღვრავს ატომის ენერგეტიკული დონის მახასიათებლებს, სპექტრული ხაზების ინტენსივობას და ატომის სიცოცხლეს მათთან დაკავშირებულ აღგზნებულ მდგომარეობებში, ენერგეტიკული დონეების წვრილ სტრუქტურას. მათი გადაადგილება და გაყოფა ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში. რადიო სპექტროსკოპია დეტალურად იკვლევს სპექტრული ხაზების სიგანეს და ფორმას, მათ ჰიპერწვრილ სტრუქტურას, გადაადგილებას და გაყოფას მაგნიტურ ველში და, ზოგადად, ატომშიდა პროცესებს, რომლებიც გამოწვეულია გარემოს ძალიან სუსტი ურთიერთქმედებითა და გავლენით.

სწრაფი ელექტრონებისა და იონების ატომებთან შეჯახების შედეგების ანალიზი შესაძლებელს ხდის ინფორმაციის მიღებას ატომის შიგნით ელექტრონული მუხტის სიმკვრივის („ელექტრონული ღრუბელი“) განაწილების, ატომის აგზნების ენერგიების და იონიზაციის ენერგიების შესახებ.

ატომების სტრუქტურის დეტალური შესწავლის შედეგები ყველაზე ფართო გამოყენებას პოულობს არა მხოლოდ ფიზიკის ბევრ დარგში, არამედ ქიმიაში, ასტროფიზიკასა და მეცნიერების სხვა დარგებში. სპექტრული ხაზების გაფართოებისა და გადაადგილების შესწავლის საფუძველზე, შეიძლება ვიმსჯელოთ გარემოში (თხევადი, კრისტალი) ადგილობრივი (ლოკალური) ველების შესახებ, რომლებიც იწვევენ ამ ცვლილებებს და ამ გარემოს მდგომარეობას (ტემპერატურა, სიმკვრივე და ა.შ.). ატომში ელექტრონის მუხტის სიმკვრივის განაწილების ცოდნა და მისი ცვლილებები გარე ურთიერთქმედების დროს შესაძლებელს ხდის წინასწარ განსაზღვროს ატომის ქიმიური ბმების ტიპი, იონის ქცევა ბროლის ბადეში. ინფორმაცია ატომებისა და იონების ენერგეტიკული დონის სტრუქტურისა და მახასიათებლების შესახებ ძალზე მნიშვნელოვანია კვანტური ელექტრონიკის მოწყობილობებისთვის.

ფარდობითობის სპეციალური თეორია (SRT) ემყარება ორ პოსტულატს:

1. ფარდობითობის პრინციპი:ნებისმიერ ინერციულ საცნობარო ჩარჩოებში, ყველა ფიზიკური ფენომენი ერთსა და იმავე საწყის პირობებში ერთნაირად მიმდინარეობს, ე.ი. სხეულთა დახურულ სისტემაში ჩატარებული არც ერთი ექსპერიმენტი არ შეუძლია გამოავლინოს სხეული მოსვენებულ მდგომარეობაშია თუ მოძრაობს ერთნაირად და სწორხაზოვნად.
2. სინათლის სიჩქარის მუდმივობის პრინციპი:ყველა ინერციულ საცნობარო სისტემაში სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში ერთნაირია და არ არის დამოკიდებული მოძრავი სინათლის წყაროს სიჩქარეზე.

SRT-ის პოსტულატების ტოლია, SRT-ის პოზიცია ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის შემზღუდველ ბუნებაზე მნიშვნელოვანია: ბუნებაში ნებისმიერი სიგნალის სიჩქარე არ შეიძლება აღემატებოდეს სინათლის სიჩქარეს ვაკუუმში: გ= 3∙10 8 მ/წმ. როდესაც ობიექტები მოძრაობენ სინათლის სიჩქარის შესადარებელი სიჩქარით, შეინიშნება სხვადასხვა ეფექტები, რომლებიც აღწერილია ქვემოთ.

1. სიგრძის რელატივისტური შეკუმშვა.

სხეულის სიგრძეს საცნობარო ჩარჩოში, სადაც ის მოსვენებულ მდგომარეობაშია, საკუთარ სიგრძეს უწოდებენ. ლ 0 . შემდეგ სხეულის სიგრძე მოძრაობს სიჩქარით ვინერციულ საცნობარო ჩარჩოში მცირდება მოძრაობის მიმართულებით სიგრძემდე:

სადაც: გარის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში, ლ 0 არის სხეულის სიგრძე ფიქსირებულ მინიშნებაში (სხეულის სიგრძე მოსვენებულ მდგომარეობაში), ლარის სხეულის სიგრძე საცნობარო ჩარჩოში, რომელიც მოძრაობს სიჩქარით ვ(სიჩქარით მოძრავი სხეულის სიგრძე ვ). ამრიგად, სხეულის სიგრძე შედარებითია. სხეულების შემცირება შესამჩნევია მხოლოდ სინათლის სიჩქარესთან შედარებით სიჩქარით.

2. მოვლენის დროის რელატივისტური გახანგრძლივება.

სივრცის გარკვეულ წერტილში მომხდარი ფენომენის ხანგრძლივობა ყველაზე მცირე იქნება იმ ინერციულ მიმართვის სისტემაში, რომლის მიმართაც ეს წერტილი სტაციონარულია. ეს ნიშნავს, რომ საათები, რომლებიც მოძრაობენ საცნობარო ინერციულ სისტემასთან შედარებით, უფრო ნელა მუშაობენ ვიდრე სტაციონარული საათები და აჩვენებენ მოვლენებს შორის უფრო დიდ ინტერვალს. დროის რელატივისტური გაფართოება შესამჩნევი ხდება მხოლოდ სინათლის სიჩქარესთან შედარებით სიჩქარით და გამოიხატება ფორმულით:

დრო τ 0 , რომელიც იზომება სხეულთან მიმართებით მოსვენებული საათის მიერ, ეწოდება მოვლენის სათანადო დრო.

3. სიჩქარის შეკრების რელატივისტური კანონი.

ნიუტონის მექანიკაში სიჩქარის დამატების კანონი ეწინააღმდეგება SRT-ის პოსტულატებს და ჩანაცვლებულია სიჩქარის დამატების ახალი რელატივისტური კანონით. თუ ორი სხეული მოძრაობს ერთმანეთისკენ, მაშინ მათი მიახლოების სიჩქარე გამოიხატება ფორმულით:

სადაც: ვ 1 და ვ 2 - სხეულების მოძრაობის სიჩქარე ფიქსირებულ საცნობარო სისტემასთან შედარებით. თუ სხეულები მოძრაობენ იმავე მიმართულებით, მაშინ მათი შედარებითი სიჩქარე:

4. მასის რელატივისტური მატება.

მოძრავი სხეულის მასა მაღემატება სხეულის დანარჩენ მასას მ 0:

5. კავშირი ენერგიასა და სხეულის მასას შორის.

ფარდობითობის თეორიის თვალსაზრისით, სხეულის მასა და სხეულის ენერგია პრაქტიკულად ერთი და იგივეა. ამრიგად, მხოლოდ სხეულის არსებობის ფაქტი ნიშნავს, რომ სხეულს აქვს ენერგია. მინიმალური ენერგია ე 0 სხეულს აქვს ინერციული საცნობარო ჩარჩო, რომლის მიმართაც ის მოსვენებულ მდგომარეობაშია და ე.წ სხეულის საკუთარი ენერგია (სხეულის დანარჩენი ენერგია):

სხეულის ენერგიის ნებისმიერი ცვლილება ნიშნავს სხეულის მასის ცვლილებას და პირიქით:

სადაც: ∆ ეარის სხეულის ენერგიის ცვლილება, ∆ მარის მასის შესაბამისი ცვლილება. სხეულის მთლიანი ენერგია:

სადაც: მ- სხეულის მასა. სხეულის მთლიანი ენერგია ეპროპორციული რელატივისტური მასადა დამოკიდებულია მოძრავი სხეულის სიჩქარეზე, ამ თვალსაზრისით მნიშვნელოვანია შემდეგი ურთიერთობები:

სხვათა შორის, სხეულის კინეტიკური ენერგია, რომელიც მოძრაობს რელატივისტური სიჩქარით, შეიძლება გამოითვალოს მხოლოდ ფორმულის გამოყენებით:

ფარდობითობის თეორიის თვალსაზრისით, დასვენების მასების შენარჩუნების კანონი უსამართლოა. მაგალითად, ატომის ბირთვის დანარჩენი მასა ნაკლებია ბირთვში არსებული ნაწილაკების დანარჩენი მასების ჯამზე. თუმცა, ნაწილაკების დანარჩენი მასა, რომელსაც შეუძლია სპონტანური დაშლა, მეტია, ვიდრე მისი შემადგენელი მასების ჯამი.

ეს არ ნიშნავს მასის შენარჩუნების კანონის დარღვევას. ფარდობითობის თეორიაში მოქმედებს რელატივისტური მასის შენარჩუნების კანონი, ვინაიდან სხეულების იზოლირებულ სისტემაში შენარჩუნებულია მთლიანი ენერგია და, შესაბამისად, რელატივისტური მასა, რომელიც გამომდინარეობს აინშტაინის ფორმულიდან, ასე რომ, შეგვიძლია ვისაუბროთ ერთ კანონზე. მასის და ენერგიის შენარჩუნების შესახებ. ეს არ ნიშნავს იმას, რომ მასა შეიძლება გარდაიქმნას ენერგიად და პირიქით.

არსებობს კავშირი სხეულის მთლიან ენერგიას, დასვენების ენერგიასა და იმპულსს შორის:

ფოტონი და მისი თვისებები

Მსუბუქიარის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების კვანტების ნაკადი, რომელსაც ეწოდება ფოტონები. ფოტონიარის ნაწილაკი, რომელიც ატარებს სინათლის ენერგიას. ის არ შეიძლება იყოს მოსვენებული, მაგრამ ყოველთვის მოძრაობს სინათლის სიჩქარის ტოლი სიჩქარით. ფოტონს აქვს შემდეგი მახასიათებლები:

1. ფოტონების ენერგია უდრის:

სადაც: თ= 6.63∙10 -34 J∙s = 4.14∙10 -15 eV∙s - პლანკის მუდმივი, ν არის სინათლის სიხშირე, λ არის სინათლის ტალღის სიგრძე, გარის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ფოტონის ენერგია ჯოულებში ძალიან მცირეა, ამიტომ, მათემატიკური მოხერხებულობისთვის, ის ხშირად იზომება გარე სისტემის ერთეულში - ელექტრონ ვოლტებში:

1 eV = 1,6∙10 -19 J.

2. ფოტონი მოძრაობს ვაკუუმში სინათლის სიჩქარით. გ.

3. ფოტონს აქვს იმპულსი:

4. ფოტონს არ აქვს მასა ჩვენთვის ჩვეულებრივი გაგებით (მასა, რომელიც შეიძლება გაიზომოს სასწორზე, გამოითვალოს ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით და ა.შ.), მაგრამ აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის შესაბამისად, მას აქვს მასა, როგორც საზომი. ენერგია ( ე = მკ 2). მართლაც, ნებისმიერ სხეულს, რომელსაც აქვს გარკვეული ენერგია, აქვს მასაც. თუ გავითვალისწინებთ, რომ ფოტონს აქვს ენერგია, მაშინ მას ასევე აქვს მასა, რომელიც შეიძლება მოიძებნოს როგორც:

5. ფოტონს არ აქვს ელექტრული მუხტი.

სინათლეს აქვს ორმაგი ბუნება. სინათლის გავრცელებისას ჩნდება მისი ტალღური თვისებები (ინტერფერენცია, დიფრაქცია, პოლარიზაცია), ხოლო მატერიასთან ურთიერთობისას კორპუსკულური თვისებები (ფოტოელექტრული ეფექტი). სინათლის ამ ორმაგ ბუნებას ე.წ ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა.

გარე ფოტოელექტრული ეფექტი

ფოტოელექტრული ეფექტი- ფენომენი, რომელიც შედგება ვაკუუმის ბოთლში ფოტოდინების გამოჩენაში, როდესაც კათოდი განათებულია გარკვეული ტალღის სიგრძის მონოქრომატული შუქით. λ .

როდესაც ანოდზე ძაბვა უარყოფითია, ელექტრული ველი კათოდსა და ანოდს შორის ანელებს ელექტრონებს. მოცემულის გაზომვა შენელებული ძაბვაროდესაც ფოტოდინება ქრება, შესაძლებელია კათოდიდან გამომავალი ფოტოელექტრონების მაქსიმალური კინეტიკური ენერგიის დადგენა:

მრავალმა ექსპერიმენტატორმა დაადგინა შემდეგი ფოტოელექტრული ეფექტის ძირითადი კანონები:

1. ფოტოელექტრული ეფექტი ინერციულია. ეს ნიშნავს, რომ ელექტრონები იწყებენ ფრენას ლითონისგან სინათლით დასხივების დაწყებისთანავე.
2. ფოტოელექტრონების მაქსიმალური კინეტიკური ენერგია წრფივად იზრდება სინათლის სიხშირის მატებასთან ერთად ν და არ არის დამოკიდებული მის ინტენსივობაზე.
3. ყველა ნივთიერებისთვის არსებობს ე.წ წითელი საზღვრის ფოტო ეფექტი, ანუ ყველაზე დაბალი სიხშირე ν წთ (ან ყველაზე გრძელი ტალღის სიგრძე λ max) რომლის დროსაც ჯერ კიდევ შესაძლებელია გარე ფოტოელექტრული ეფექტი.
4. კათოდიდან 1 წმ-ში სინათლის მიერ გამოყვანილი ფოტოელექტრონების რაოდენობა სინათლის ინტენსივობის პირდაპირპროპორციულია.

მატერიასთან ურთიერთობისას ფოტონი მთელ თავის ენერგიას გადასცემს ე = hνერთი ელექტრონი. ამ ენერგიის ნაწილი შეიძლება გაიფანტოს ელექტრონის მიერ მატერიის ატომებთან შეჯახებისას. გარდა ამისა, ელექტრონის ენერგიის ნაწილი იხარჯება მეტალ-ვაკუუმის ინტერფეისზე პოტენციური ბარიერის გადალახვაზე. ამისათვის ელექტრონმა უნდა გააკეთოს სამუშაო ფუნქცია აგარეთ, კათოდური მასალის თვისებებიდან გამომდინარე. ყველაზე მაღალი კინეტიკური ენერგია, რომელიც შეიძლება ჰქონდეს კათოდიდან გამოსხივებულ ფოტოელექტრონს, ამ შემთხვევაში, განისაზღვრება ენერგიის შენარჩუნების კანონით:

ამ ფორმულას ე.წ აინშტაინის განტოლება გარე ფოტოელექტრული ეფექტისთვის. აინშტაინის განტოლების გამოყენებით შეგიძლიათ ახსნათ გარე ფოტოელექტრული ეფექტის ყველა კანონზომიერება. ამისთვის წითელი საზღვრის ფოტო ეფექტიაინშტაინის ფორმულის მიხედვით, შეგვიძლია მივიღოთ გამოთქმა:

ბორის პოსტულატები

ბორის პირველი პოსტულატი (სტაციონარული მდგომარეობის პოსტულატი):ატომური სისტემა შეიძლება იყოს მხოლოდ სპეციალურ სტაციონარულ ან კვანტურ მდგომარეობებში, რომელთაგან თითოეული შეესაბამება გარკვეულ რიცხვს ნდა ენერგია E n. სტაციონარულ მდგომარეობაში ატომი არ ასხივებს და არ შთანთქავს ენერგიას.

ყველაზე დაბალი ენერგიის მქონე სახელმწიფოს ენიჭება ნომერი "1". ჰქვია მთავარი. ყველა სხვა მდგომარეობას ენიჭება რიგითი ნომრები "2", "3" და ა.შ. მათ ეძახიან აღელვებული. ატომს შეუძლია განუსაზღვრელი ვადით დარჩეს ძირითად მდგომარეობაში. აღგზნებულ მდგომარეობაში ატომი ცხოვრობს გარკვეული დროის განმავლობაში (დაახლოებით 10 წმ) და გადადის ძირეულ მდგომარეობაში.

ბორის პირველი პოსტულატის მიხედვით, ატომს ახასიათებს ენერგიის დონეების სისტემა, რომელთაგან თითოეული შეესაბამება გარკვეულ სტაციონარულ მდგომარეობას. დადებითად დამუხტული ბირთვის გარშემო დახურულ გზაზე მოძრავი ელექტრონის მექანიკური ენერგია უარყოფითია. ამრიგად, ყველა სტაციონარული მდგომარეობა შეესაბამება ენერგეტიკულ მნიშვნელობებს E n < 0. При E n≥ 0 ელექტრონი შორდება ბირთვს (ხდება იონიზაცია). ღირებულება | ე 1 | დაურეკა იონიზაციის ენერგია. სახელმწიფო ენერგიით ე 1 ეწოდება ატომის ძირითად მდგომარეობას.

ბორის მეორე პოსტულატი (სიხშირის წესი):ატომის ერთი სტაციონარული მდგომარეობიდან ენერგიით გადასვლისას E nსხვა სტაციონარულ მდგომარეობაში ენერგიით ე მგამოიყოფა ან შეიწოვება კვანტი, რომლის ენერგია უდრის სხვაობას სტაციონარული მდგომარეობების ენერგიებს შორის:

წყალბადის ატომი

ატომებიდან უმარტივესი არის წყალბადის ატომი. იგი შეიცავს ერთ ელექტრონს. ატომის ბირთვი არის პროტონი - დადებითად დამუხტული ნაწილაკი, რომლის მუხტი აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის ელექტრონის მუხტს. ჩვეულებრივ, ელექტრონი იმყოფება პირველ (მთავარ, აუღელვებელ) ენერგეტიკულ დონეზე (ელექტრონი, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა სისტემა, მიდრეკილია მინიმალური ენერგიის მქონე მდგომარეობისკენ). ამ მდგომარეობაში მისი ენერგიაა ე 1 = -13,6 ევ. წყალბადის ატომში დაკმაყოფილებულია შემდეგი მიმართებები, რომლებიც აკავშირებს ბირთვის გარშემო მბრუნავი ელექტრონის ტრაექტორიის რადიუსს, მის სიჩქარეს და ენერგიას პირველ ორბიტაზე მსგავსი მახასიათებლებით სხვა ორბიტებში:

წყალბადის ატომის ნებისმიერ ორბიტაზე, კინეტიკური ( რომ) და პოტენციალი ( პ) ელექტრონების ენერგია დაკავშირებულია მთლიან ენერგიასთან ( ე) შემდეგი ფორმულებით:

ატომის ბირთვი

ამჟამად მტკიცედ არის დადგენილი, რომ სხვადასხვა ელემენტების ატომური ბირთვები შედგება ორი ნაწილაკისგან - პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, რომლებსაც ჩვეულებრივ ნუკლეონებს უწოდებენ. ატომის ბირთვების დასახასიათებლად შემოტანილია მთელი რიგი აღნიშვნები. პროტონების რაოდენობა, რომლებიც ქმნიან ატომის ბირთვს, აღინიშნება Z სიმბოლოთი და ეწოდება მუხტის რიცხვი ან ატომური ნომერი (ეს არის მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში სერიული ნომერი). ნეიტრონების რაოდენობა აღინიშნება სიმბოლო N-ით. ნუკლეონების მთლიან რაოდენობას (ანუ პროტონებისა და ნეიტრონების) ეწოდება მასის რიცხვი A, რომლისთვისაც შეიძლება დაიწეროს შემდეგი ფორმულა:

კომუნიკაციის ენერგია. მასობრივი დეფექტი

ბირთვულ ფიზიკაში ყველაზე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კონცეფცია ბირთვული დამაკავშირებელი ენერგია. ბირთვის შებოჭვის ენერგია უდრის იმ მინიმალურ ენერგიას, რომელიც უნდა დაიხარჯოს ბირთვის ცალკეულ ნაწილაკებად დაყოფისთვის. ენერგიის შენარჩუნების კანონიდან გამომდინარეობს, რომ შებოჭვის ენერგია უდრის იმ ენერგიას, რომელიც გამოიყოფა ცალკეული ნაწილაკებისგან ბირთვის წარმოქმნის დროს.

ნებისმიერი ბირთვის შებოჭვის ენერგია შეიძლება განისაზღვროს მისი მასის ზუსტი გაზომვით. ასეთი გაზომვები აჩვენებს, რომ ნებისმიერი ბირთვის მასა მ i ყოველთვის ნაკლებია მისი შემადგენელი პროტონებისა და ნეიტრონების მასების ჯამზე: მმე< Zმ p + N მნ. განსხვავება ამ მასებს შორის ე.წ მასობრივი დეფექტიდა გამოითვლება ფორმულით:

მასის დეფექტის დადგენა შესაძლებელია აინშტაინის ფორმულით ე = მკ 2 მოცემული ბირთვის წარმოქმნის დროს გამოთავისუფლებული ენერგია, ანუ ბირთვის შებოჭვის ენერგია ექ:

მაგრამ უფრო მოსახერხებელია შებოჭვის ენერგიის გამოთვლა სხვა ფორმულის გამოყენებით (აქ მასები აღებულია ატომურ ერთეულებში, ხოლო სავალდებულო ენერგია მიიღება MeV-ში):

რადიოაქტიურობა. რადიოაქტიური დაშლის კანონი

ცნობილი ატომური ბირთვების თითქმის 90% არასტაბილურია. არასტაბილური ბირთვი სპონტანურად გარდაიქმნება სხვა ბირთვებად ნაწილაკების გამოსხივებით. ბირთვების ამ თვისებას ე.წ რადიოაქტიურობა.

ალფა დაშლა.ალფა დაშლა არის ატომის ბირთვის სპონტანური ტრანსფორმაცია პროტონების Z და ნეიტრონების N რაოდენობით სხვა (ქალიშვილი) ბირთვად, რომელიც შეიცავს პროტონების Z - 2 და ნეიტრონების რაოდენობას N - 2. ამ შემთხვევაში, α -ნაწილაკი - ჰელიუმის ატომის ბირთვი 4 2 He. ალფა დაშლის ზოგადი სქემა:

ბეტა დაშლა.ბეტა დაშლის დროს ელექტრონი (0 –1 e) გამოფრინდება ბირთვიდან. ბეტა დაშლის სქემა:

გამა დაშლა.განსხვავებით α - და β -რადიოაქტიურობა γ - ბირთვების რადიოაქტიურობა არ ასოცირდება ბირთვის შიდა სტრუქტურის ცვლილებასთან და არ ახლავს მუხტის ან მასის რიცხვების ცვლილებას. ისევე როგორც α - ისევე, როგორც β -დაშლის, შვილობილი ბირთვი შეიძლება იყოს რაღაც აღგზნებულ მდგომარეობაში და ჰქონდეს ჭარბი ენერგია. ბირთვის გადასვლას აღგზნებული მდგომარეობიდან ძირითად მდგომარეობაში თან ახლავს ერთი ან რამდენიმე ემისია. γ -კვანტები, რომელთა ენერგიამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე მევ-ს.

რადიოაქტიური დაშლის კანონი.რადიოაქტიური მასალის ნებისმიერი ნიმუში შეიცავს რადიოაქტიური ატომების დიდ რაოდენობას. ვინაიდან რადიოაქტიური დაშლა შემთხვევითია და არ არის დამოკიდებული გარე პირობებზე, რაოდენობის კლების კანონი ნ(ტ) გაუფუჭებელიდროის ამ მომენტამდე ტბირთვები შეიძლება იყოს რადიოაქტიური დაშლის პროცესის მნიშვნელოვანი სტატისტიკური მახასიათებელი. რადიოაქტიური დაშლის კანონს აქვს ფორმა:

ღირებულება თდაურეკა ნახევარი ცხოვრება, ნ 0 არის რადიოაქტიური ბირთვების საწყისი რაოდენობა ტ= 0. ნახევარგამოყოფის პერიოდი არის ძირითადი რაოდენობა, რომელიც ახასიათებს რადიოაქტიური დაშლის სიჩქარეს. რაც უფრო მოკლეა ნახევარგამოყოფის პერიოდი, მით უფრო ინტენსიურია დაშლა.

ზე α - და β რადიოაქტიური დაშლის დროს, ქალიშვილი ბირთვი ასევე შეიძლება იყოს არასტაბილური. ამიტომ შესაძლებელია რადიოაქტიური დაშლის თანმიმდევრული სერია, რომელიც მთავრდება სტაბილური ბირთვების წარმოქმნით.

ბირთვული რეაქციები

ბირთვული რეაქცია- ეს არის ატომის ბირთვის სხვა ბირთვთან ან ელემენტარულ ნაწილაკთან ურთიერთქმედების პროცესი, რომელსაც თან ახლავს ბირთვის შემადგენლობისა და სტრუქტურის ცვლილება და მეორადი ნაწილაკების ან გათავისუფლება. γ -კვანტა. ბირთვული რეაქციების შედეგად შეიძლება წარმოიქმნას ახალი რადიოაქტიური იზოტოპები, რომლებიც დედამიწაზე ბუნებრივ პირობებში არ გვხვდება.

ბირთვულ რეაქციებში შესრულებულია კონსერვაციის რამდენიმე კანონი: იმპულსი, ენერგია, კუთხური იმპულსი, მუხტი. კონსერვაციის ამ კლასიკური კანონების გარდა, არსებობს ბირთვული რეაქციები ე.წ ბარიონის მუხტის შენარჩუნების კანონი(ანუ ნუკლეონების რაოდენობა - პროტონები და ნეიტრონები). მაგალითად, ზოგად რეაქციაში:

დაკმაყოფილებულია შემდეგი პირობები (ნუკლეონების საერთო რაოდენობა რეაქციამდე და მის შემდეგ უცვლელი რჩება):

ბირთვული რეაქციის ენერგეტიკული გამოსავალი

ბირთვულ რეაქციებს თან ახლავს ენერგიის გარდაქმნები. ბირთვული რეაქციის ენერგეტიკული გამოსავალი არის მნიშვნელობა:

სადაც: მა და მ B არის საწყისი პროდუქტების მასები, მ C და მ D არის საბოლოო რეაქციის პროდუქტების მასები. მნიშვნელობა Δ მდაურეკა მასობრივი დეფექტი. ბირთვული რეაქციები შეიძლება გაგრძელდეს გათავისუფლებით ( ქ> 0) ან ენერგიის შთანთქმით ( ქ < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |ქ|, რომელსაც ე.წ რეაქციის ბარიერი.

იმისათვის, რომ ბირთვულ რეაქციას ჰქონდეს დადებითი ენერგიის გამომუშავება, ნუკლეონების სპეციფიკური შებოჭვის ენერგია საწყისი პროდუქტების ბირთვებში უნდა იყოს ნაკლები, ვიდრე საბოლოო პროდუქტების ბირთვებში არსებული ნუკლეონების სპეციფიკური შეკავშირების ენერგია. ეს ნიშნავს, რომ მნიშვნელობა Δ მ

ისწავლეთ ყველა ფორმულა და კანონი ფიზიკაში და ფორმულები და მეთოდები მათემატიკაში. სინამდვილეში, ამის გაკეთება ასევე ძალიან მარტივია, ფიზიკაში მხოლოდ 200-მდე აუცილებელი ფორმულაა, მათემატიკაში კი ცოტა ნაკლები. თითოეულ ამ საგანში არის დაახლოებით ათეული სტანდარტული მეთოდი სირთულის ძირითადი დონის პრობლემების გადასაჭრელად, რომელთა სწავლაც შესაძლებელია და, ამრიგად, სრულიად ავტომატურად და უპრობლემოდ, ციფრული ტრანსფორმაციის უმეტესი ნაწილი სწორ დროს გადაჭრით. ამის შემდეგ მხოლოდ ყველაზე რთულ ამოცანებზე მოგიწევთ ფიქრი.

დაესწარით ფიზიკასა და მათემატიკაში სარეპეტიციო ტესტირების სამივე ეტაპს. თითოეული RT შეიძლება ორჯერ მოინახულოს ორივე ვარიანტის გადასაჭრელად. ისევ DT-ზე, პრობლემების სწრაფად და ეფექტურად გადაჭრის შესაძლებლობისა და ფორმულების და მეთოდების ცოდნის გარდა, ასევე აუცილებელია დროის სწორად დაგეგმვა, ძალების გადანაწილება და რაც მთავარია პასუხის ფორმის სწორად შევსება. , არც პასუხებისა და ამოცანების რიცხვების და არც საკუთარი გვარის აღრევის გარეშე. ასევე, RT-ის დროს მნიშვნელოვანია შევეჩვიოთ დავალებებში კითხვების დასმის სტილს, რომელიც შეიძლება ძალიან უჩვეულო ჩანდეს DT-ზე მოუმზადებელი პირისთვის.

ამ სამი პუნქტის წარმატებული, გულმოდგინე და პასუხისმგებელი განხორციელება საშუალებას მოგცემთ აჩვენოთ შესანიშნავი შედეგი CT-ზე, მაქსიმუმი, რისი უნარიც შეგიძლიათ.

იპოვეთ შეცდომა?

თუ თქვენ, როგორც მოგეჩვენებათ, იპოვნეთ შეცდომა სასწავლო მასალებში, გთხოვთ დაწეროთ ამის შესახებ ფოსტით. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დაწეროთ შეცდომის შესახებ სოციალურ ქსელში (). წერილში მიუთითეთ საგანი (ფიზიკა ან მათემატიკა), თემის ან ტესტის დასახელება ან ნომერი, დავალების ნომერი ან ტექსტში (გვერდზე) ადგილი, სადაც, თქვენი აზრით, არის შეცდომა. ასევე აღწერეთ რა არის სავარაუდო შეცდომა. თქვენი წერილი შეუმჩნეველი არ დარჩება, შეცდომა ან გამოსწორდება, ან აგიხსნით, რატომ არ არის შეცდომა.

2 1. შესავალი 1.1. ატომური ფიზიკის საგანი, მისი განვითარების მოკლე ისტორია, მიზნები და ამოცანები 1.2. ძირითადი განმარტებები. ელექტრონი, პროტონი, ნეიტრონი, ატომი, იონი, მოლეკულა, ნუკლიდი, ატომის ბირთვი, ქიმიური ელემენტი, იზოტოპები 1.3. ატომის ბირთვული და გარსის თვისებები 1.4. ფიზიკური სიდიდეების საზომი ერთეულები ატომურ ფიზიკაში. ელექტროვოლტი. მოლი, ავოგადროს მუდმივი, ატომური მასის ერთეული, ფარდობითი ატომური მასა. ენერგიების, სიგრძეების, სიხშირეების, მასების სკალები ატომურ და ბირთვულ ფიზიკაში 1.5. კლასიკური, რელატივისტური და კვანტური ფიზიკა. იმპულსი და ენერგია 1.6. ფოტონი. ფოტონის ენერგიის მასშტაბი (ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მასშტაბი)

3 ატომის ფიზიკა ატომური ფიზიკა (ატომის ფიზიკა და ატომური ფენომენები) არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ატომების აგებულებასა და თვისებებს, აგრეთვე ელემენტარულ პროცესებს, რომლებშიც ატომები მონაწილეობენ.ატომური ფიზიკის შესწავლის ობიექტებია ორივე. ატომები და მოლეკულები, ატომური და მოლეკულური იონები, ეგზოტიკური ატომები და სხვა მიკრონაწილაკები ატომური ფიზიკის ფარგლებში შესწავლილ მოვლენებში მთავარ როლს თამაშობს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება.ნახევარგამტარები და ნანომასალები) თავად ატომური ფიზიკის თეორიული საფუძველია კვანტური თეორია და კვანტური ელექტროდინამიკა. არ არის მკაფიო საზღვარი ატომურ ფიზიკასა და ფიზიკის სხვა დარგებს შორის და საერთაშორისო კლასიფიკაციის მიხედვით, ატომური ფიზიკა შედის ატომური, მოლეკულური ფიზიკის და ოპტიკის სფეროში.

4 ატომური ფიზიკის განვითარების მოკლე ისტორია „ატომის“ ცნებას იყენებდნენ ძველი ბერძენი მეცნიერები (ძვ. წ. V - II სს.) უმცირესი, განუყოფელი ნაწილაკების აღსანიშნავად, რომლებიც ქმნიან ყველაფერს, რაც მსოფლიოში არსებობს. ექსპერიმენტული დადასტურება ატომისტური იდეები მიიღეს მე-19 საუკუნეში ქიმიურ და ფიზიკურ კვლევებში მოსაზრება იმის შესახებ, რომ ატომი შედგება დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ნაწილებისგან, დასაბუთდა მე-19 საუკუნის მეორე ნახევარში.1897 წელს ჯ. ტომსონმა აღმოაჩინა ელექტრონი და მალევე დადასტურდა, რომ ის ყველა ატომის განუყოფელი ნაწილია.ატომის, როგორც ატომის ბირთვისა და ელექტრონული გარსისგან შემდგარი სისტემის იდეა დაასაბუთა E. ფიზიკამ, გამოიკვეთა ბირთვული ფიზიკა. და ცოტა მოგვიანებით, ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა

5 ატომური ფიზიკის განვითარების მოკლე ისტორია თანამედროვე ატომურ ფიზიკას საფუძველი ჩაეყარა მე-20 საუკუნის დასაწყისში, როდესაც ნ. ბორმა ახსნა ატომის მთელი რიგი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები (1913) და წამოაყენა ორი. კვანტური პოსტულატები პირველი მათგანის მიხედვით, არსებობს ატომის სპეციალური (სტაციონარული) მდგომარეობები, რომლებშიც ეს უკანასკნელი არ ასხივებს ენერგიას, თუმცა მის შემადგენლობაში შემავალი დამუხტული ნაწილაკები (ელექტრონები) აჩქარებულ მოძრაობას ახორციელებენ მეორე პოსტულატის მიხედვით, ატომის გამოსხივება ხდება ერთი სტაციონარული მდგომარეობიდან მეორეზე გადასვლისას და ამ გამოსხივების ν სიხშირე განისაზღვრება პირობით h = E – E (ბორის სიხშირის წესი), სადაც h არის პლანკის მუდმივი, E და E არის მნიშვნელობები. ატომის ენერგიის საწყის და საბოლოო მდგომარეობებში პირველი პოსტულატი ასახავს ატომის სტაბილურობის ფაქტს, მეორე სიხშირეების დისკრეტულობას ატომურ სპექტრებში.

6 ატომური ფიზიკის განვითარების მოკლე ისტორია, ბორის თეორია, რომელმაც ვერ შეძლო ატომებისა და მოლეკულების თვისებების სრულად ახსნა, შეიცვალა თანმიმდევრული კვანტური თეორიით, რომელიც შეიქმნა 1920-იან და 1930-იან წლებში (W. Heisenberg, E. Schrödinger, P. დირაკი) მიუხედავად ამისა, ბორის პოსტულატები კვლავ ინარჩუნებენ მნიშვნელობას და წარმოადგენს მიკროსკოპული ფენომენების ფიზიკის საფუძვლების განუყოფელ ნაწილს.თანამედროვე კვანტური თეორიის ფარგლებში მოცემულია ატომის თვისებების ყველაზე სრულყოფილი ახსნა: ფორმირების პრინციპები. თეორიულად დასაბუთდა ოპტიკური და რენტგენის სპექტრის, ატომების ქცევა მაგნიტურ (ზეემანის ეფექტი) და ელექტრულ (სტარკის ეფექტი) ველებში, ელემენტების პერიოდული სისტემა და ქიმიური ბმის ბუნება, შემუშავდა ელექტრონული სტრუქტურის გამოთვლის მეთოდები. ატომების, მოლეკულების და მყარი ნივთიერებების (ჰარტრი-ფოკის თვითშეთანხმებული ველის მეთოდი), შეიქმნა ახალი მოწყობილობები მატერიის სტრუქტურისა და თვისებების შესასწავლად (ელექტრონული მიკროსკოპი) კვანტური თეორიის იდეების განვითარება (გი სპინის ჰიპოთეზა, პაულის პრინციპი და ა.შ., თავის მხრივ, ეფუძნებოდა ექსპერიმენტულ კვლევებს ატომური ფიზიკის სფეროში (ატომების ხაზის სპექტრები, ფოტოელექტრული ეფექტი, სპექტრული ხაზების წვრილი და ჰიპერწვრილი სტრუქტურა, ფრენკის და ექსპერიმენტები. ჰერცი, დევისონი და გერმერი, შტერნი და გერლახი, კომპტონის ეფექტი, დეიტერიუმის და სხვა იზოტოპების აღმოჩენა, აუგერის ეფექტი და ა.შ.)

7 ატომური ფიზიკის განვითარების მოკლე ისტორია XX საუკუნის მეორე მესამედში, ატომური ფიზიკის ფარგლებში და კვანტური თეორიის იდეებზე დაყრდნობით, შემუშავდა ფიზიკური კვლევის ახალი ექსპერიმენტული მეთოდები: ელექტრონის პარამაგნიტური რეზონანსი (EPR), შექმნილია ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (PES), ელექტრონის ზემოქმედების სპექტროსკოპია (ESI), მათი განხორციელების მოწყობილობები (მაზერი, ლაზერი და ა.შ.) მიღებულია კვანტური თეორიის ფუნდამენტური პრინციპები (კვანტური მდგომარეობების ჩარევა, დონეების Lamb ცვლა და ა.შ.). პირდაპირი ექსპერიმენტული დადასტურება, მატერიის ელექტრონული სტრუქტურის გამოთვლის ახალი მეთოდები (სიმკვრივის ფუნქციონალური თეორია) და წინასწარმეტყველური ახალი ფიზიკური ფენომენი (სუპერრადიაციული) მეთოდები შემუშავებულია იმ პროცესების ექსპერიმენტული კვლევისთვის, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტრული და მაგნიტური ველების მიერ შეკავებული ცალკეული ატომების, იონების და ელექტრონების მიერ. სპეციალური კონფიგურაციის (ატომური და იონური "ხაფანგები")

8 ატომური ფიზიკის განვითარების მოკლე ისტორია მე-20 საუკუნის ბოლო მესამედისა და 21-ე საუკუნის დასაწყისში ატომური ფიზიკის სფეროში ახალი შედეგები ძირითადად დაკავშირებულია ლაზერული გაზომვების გამოყენებასთან ცალკეული ატომებითა და მოლეკულებით. ატომების ძლიერ აღგზნებული მდგომარეობების მახასიათებლები, სწავლობს ატომშიდა და ინტრამოლეკულური პროცესების დინამიკას, რომელიც გრძელდება რამდენიმე ფემტოწამამდე (10-15 წმ), ასევე ცალკეული ატომების გაციება ულტრა დაბალ ტემპერატურამდე. ბოლო ათწლეულების თეორიული კვლევები სფეროში ატომური ფიზიკა დაკავშირებულია კომპიუტერული ტექნოლოგიების სწრაფ პროგრესთან და მიზნად ისახავს ეფექტური მეთოდებისა და საშუალებების შემუშავებას. მულტიელექტრონული ატომური სისტემების სტრუქტურა და თვისებები, ელექტრონების კორელაციის ენერგიის, რელატივისტური კვანტური მექანიკური და კვანტური ელექტროდინამიკური შესწორებების გათვალისწინებით.

9 ატომური ფიზიკა ატომური ფიზიკის სფეროში კვლევებმა იპოვა მრავალი სამეცნიერო და პრაქტიკული გამოყენება სამრეწველო მიზნებისთვის ნივთიერების ელემენტარული შემადგენლობის დასადგენად გამოიყენება ატომური სპექტრული ანალიზის მეთოდები, მათ შორის EPR, FES და SEA გეოლოგიური, ბიოლოგიური და სამედიცინო პრობლემები, დისტანციური და ლოკალური ლაზერული სპექტრული ატომური ანალიზის მეთოდები, ლაზერული იზოტოპების გამოყოფა ხორციელდება სამრეწველო და ტექნიკური მიზნებისთვის. ვარსკვლავთშორისი გარემო, რიდბერგის ატომების შესწავლა, მეტროლოგია (ატომური საათები) და მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვა სფეროები

10 ატომური ფიზიკის კურსის მიზნები და ამოცანები დისციპლინის "ატომის ფიზიკა და ატომური ფენომენების" ძირითადი მიზანი, როგორც ზოგადი ფიზიკის კურსის ნაწილი, არის მიკროსკოპული ფენომენების ფიზიკის საბაზისო ცოდნის ჩამოყალიბება ატომში. მოლეკულური დონე და მათი გამოყენების უნარი გამოყენებითი ამოცანების გადასაჭრელად ამ მიზნის მისაღწევად წყდება შემდეგი ამოცანები: – ატომის განვითარების ანალიზი და კვანტური ცნებების ფორმირება; – ატომური ფიზიკის უმნიშვნელოვანესი ექსპერიმენტული ფაქტების შესწავლა და მათი ურთიერთმიმართება; - მიკროფენომენების სპეციფიკის გამოვლენა და კლასიკური თეორიის ვერ ახსნა; – კვანტური მექანიკის საფუძვლების და კვანტური მექანიკური ამოცანების ამოხსნის მეთოდების შესწავლა; – ატომებისა და მოლეკულების სტრუქტურისა და თვისებების კვანტურ თეორიაზე დაფუძნებული სისტემატური შესწავლა და ახსნა, მათი ქცევა გარე ველებში და ერთმანეთთან ურთიერთქმედებაში.

12 ელექტრონი ელექტრონი არის სტაბილური ელემენტარული ნაწილაკი უარყოფითი ელექტრული მუხტით ელექტრონის მუხტის აბსოლუტური მნიშვნელობა უდრის ელემენტარულ მუხტს q e = –e –1.610 –19 C ელექტრონის მასა m e = m –31 კგ სპინი ელექტრონი არის ½ ელექტრონის მაგნიტური მომენტი დაახლოებით ტოლია ბორის მაგნეტონის μ e – μ B - -4 eV / T სიმბოლო e ან e გამოიყენება ელექტრონის აღსანიშნავად - ელექტრონები ქმნიან ყველა ატომისა და იონის ელექტრონულ გარსს. ელექტრონს აქვს ანტინაწილაკიანი პოზიტრონი (e +)

15 პროტონი პროტონი არის სტაბილური ელემენტარული ნაწილაკი დადებითი ელექტრული მუხტით პროტონის მუხტი ელემენტარული მუხტის ტოლია q p = e –19 C პროტონის მასა m p 1836m e –27 კგ პროტონის სპინი არის ½ მაგნიტური პროტონის მომენტი μ p –8 eV/T პროტონს აქვს ანტინაწილაკების ანტიპროტონი (p-)

16 ანტიპროტონის განადგურება ანტიპროტონი (ლურჯი ბილიკი) ეჯახება პროტონს ბუშტუკების პალატაში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ოთხი დადებითი პიონი (წითელი ბილიკი) და ოთხი უარყოფითი პიონი (მწვანე ბილიკი). ყვითელი ბილიკი ეკუთვნის მიონს, რომელიც შედეგად იბადება. პიონის დაშლის

17 ნეიტრონი ნეიტრონის ელემენტარული ნაწილაკი ნულოვანი ელექტრული მუხტით ნეიტრონის სიცოცხლე თავისუფალ მდგომარეობაში არის დაახლოებით 886 წმ ნეიტრონის მასა m n 1839m e –27 კგ ნეიტრონის სპინი არის ½ მიუხედავად ელექტრული მუხტის არარსებობისა, ნეიტრონი აქვს მაგნიტური მომენტი μ n – –8 eV/T ნეიტრონი, რომელიც აღინიშნება n ან n სიმბოლოთი 0 ნეიტრონს აქვს ანტინაწილაკიანი ანტინეიტრონი პროტონები და ნეიტრონები გაერთიანებულია საერთო სახელწოდებით ნუკლეონები ატომური ბირთვები შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან.

18 ნეიტრონი ვინაიდან ნეიტრონებს არ აქვთ ელექტრული მუხტი, ისინი არ ტოვებენ კვალს ნაწილაკების დეტექტორის კამერებში ნეიტრონების აღმოჩენა მაინც შესაძლებელია სხვა დამუხტულ ნაწილაკებთან მათი ურთიერთქმედებით. ფერადი სურათი გვიჩვენებს ნაწილაკების კვალს ღრუბლის კამერაში, რომელიც სავსეა წყალბადის გაზის, ეთილის სპირტის ნარევით. და წყალი ნეიტრონული სხივი აღწევს კამერაში ქვემოდან და იწვევს ჟანგბადის და ნახშირბადის ატომების ტრანსმუტაციას, რომლებიც ეთილის სპირტის მოლეკულების ნაწილია.

19 ატომი ატომი არის მიკრონაწილაკი, რომელიც შედგება ატომის ბირთვისა და მისი მიმდებარე ელექტრონებისგან (ელექტრონული გარსი) დადებითად დამუხტული ბირთვი ინარჩუნებს უარყოფითად დამუხტულ ელექტრონებს ელექტრული მიზიდულობის ძალებით, ელექტრონული მუხტი უდრის e-ს, მაშინ როდესაც ელექტრონების რაოდენობა გარსი უდრის ბირთვში პროტონების რაოდენობას, ატომის მთლიანი ელექტრული მუხტი ნულია. ), თუმცა იმის გამო, რომ პროტონის მასა (ნეიტრონის მსგავსად) მასაზე თითქმის 2 ათასჯერ მეტია. ელექტრონის, ატომის () თითქმის მთელი მასა კონცენტრირებულია ბირთვში

20 ოქროს ატომი Au ოქროს ერთი ატომის გამოსახულება, მიღებული გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, გადიდების დრო 35 მმ-მდე

22 სილიციუმის ატომები Si სილიციუმის ატომების ფერადი გამოსახულება, მიღებული გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, ნაჩვენებია კრისტალის ერთეული უჯრედი. ასევე ჩანს ატომებს შორის ბმები.გადიდების დრო 35მმ-მდე

24 ურანის ატომები U ურანის ატომების ფერადი გამოსახულება მიიღეს გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით.პატარა რეგულარული წერტილები ცალკეული ატომებია, უფრო დიდი წარმონაქმნები 2-20 ატომისგან შემდგარი გროვებია ხედვის ველი არის დაახლოებით 100 Å. გადიდება 35 მმ ზომამდე

25 ურანილის მიკროკრისტალები UO 2 2+ ურანილის მიკროკრისტალების ფერადი გამოსახულება მიღებული გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით თითოეული ლაქა წარმოადგენს ურანის ერთ ატომს გადიდების ჯერ 35 მმ ზომით

27 ქიმიური ელემენტი, ნუკლიდი, იზოტოპები ბირთვში Z პროტონების გარკვეული რაოდენობის მქონე ატომები ერთსა და იმავე ქიმიურ ელემენტს მიეკუთვნება. რიცხვს Z ეწოდება ქიმიური ელემენტის ატომური რიცხვი. ატომების ერთობლიობას ბირთვში Z და N ნეიტრონების გარკვეული რაოდენობის პროტონებით ეწოდება ნუკლიდი. ნუკლიდები აღინიშნება ელემენტის სახელზე A მასობრივი რიცხვის მნიშვნელობის დამატებით, Z + N ჯამის ტოლი (მაგალითად, ჟანგბადი-16, ურანი-235), ან რიცხვის A მოთავსებით სიმბოლოსთან ახლოს. ელემენტი (16 O, 235 U). ერთი და იგივე ელემენტის ნუკლიდებს იზოტოპები ეწოდება. წყალბადის ატომის ყველაზე მსუბუქი ატომის მასა, რომელიც შედგება ერთი პროტონისა და ერთი ელექტრონისგან, უდრის m H 1,67 10 –27 კგ. დარჩენილი ატომების მასები დაახლოებით A-ჯერ მეტია, ვიდრე m H. ბუნებაში არის 90 ქიმიური ელემენტი და 300-ზე მეტი სხვადასხვა ნუკლიდი; მათგან 270 სტაბილურია, დანარჩენი რადიოაქტიურია. ხელოვნურად მიღებული რადიოაქტიური ნუკლიდების შესახებ.

31 იონები ატომზე ელექტრონების ამოღების ან მიმაგრების პროცესს იონიზაცია ეწოდება, თუ გარსში ელექტრონების რაოდენობა Z-ზე ნაკლებია, მიიღება დადებითი ატომური იონი, თუ Z-ზე მეტი უარყოფითია, ამრიგად, იონი არის ელექტრულად დამუხტული ატომი. (ან მოლეკულა), რომელიც წარმოიქმნება ნეიტრალურ ატომზე (ან მოლეკულაზე) ერთი ან მეტი ელექტრონის გამოყოფის ან მიმაგრებისას

32 იონი დადებითად დამუხტულ იონებს უწოდებენ კათიონებს, უარყოფითად დამუხტულ ანიონებს. იონები აღინიშნება ქიმიური სიმბოლოთი ინდექსით, რომელიც მიუთითებს სიმრავლეს (მუხტის ოდენობა ელემენტარული მუხტის ერთეულებში) და იონის ნიშანს: H -, Na +, UO 2 2+ იონები შეიძლება იყოს ორივე სტაბილური წარმონაქმნი (ჩვეულებრივ ხსნარებში ან კრისტალებში), ასე და არასტაბილური (აირებში ნორმალურ პირობებში) ატომური კათიონების მიღება შესაძლებელია +(Z - 1) მუხტამდე. ასე მაგალითად U 90+ და U 91+ მიიღეს იონთა ამაჩქარებლებზე.ატომური ანიონები 2 და მეტი მუხტით თავისუფალ მდგომარეობაში არ არსებობს.

34 მოლეკულა მოლეკულა არის ნივთიერების უმცირესი სტაბილური ნაწილაკი, რომელიც შედგება ერთზე მეტი ატომისგან.მოლეკულას ახასიათებს ატომის ბირთვების გარკვეული შედგენილობა, ელექტრონების რაოდენობა და სივრცითი აგებულება.ქიმიური ფორმულები გამოიყენება რაოდენობრივი და. მოლეკულების ხარისხობრივი შემადგენლობა: O 2 (ჟანგბადის მოლეკულა), H 2 O (მოლეკულა წყალი), CH 4 (მეთანის მოლეკულა), C 6 H 6 (ბენზოლის მოლეკულა), C 60 (ფულერენის მოლეკულა)

39 დნმ-ის მოლეკულა დნმ-ის მოლეკულის ფერადი გამოსახულება მიიღეს გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით მაღალი ვაკუუმის კამერაში დნმ-ის ნიმუში დაფარულია პლატინის თხელი ფენით.

40 ატომის ბირთვული და გარსის თვისებები ბირთვული თვისებები გარსის თვისებები განისაზღვრება ბირთვის შემადგენლობით: რადიოაქტიურობა, ბირთვულ რეაქციებში მონაწილეობის უნარი და ა.შ. განისაზღვრება ელექტრონული გარსის აგებულებით: ქიმიური, ფიზიკური (ელექტრული, მაგნიტური, ოპტიკური და ა.შ. .) 42 ენერგია SI-ში ენერგიის ერთეული არის ჯოული (J), თუმცა ატომური ფიზიკის ობიექტებისა და ფენომენების ენერგეტიკული მნიშვნელობებისთვის ასეთი ერთეული იშვიათად გამოიყენება. უფრო ხშირად გამოიყენება გამორთვა. ენერგიის სისტემური ერთეული, რომელსაც ეწოდება ელექტრონ ვოლტი (eV, eV), რომელიც გადის 1 ვოლტის აჩქარების პოტენციალის სხვაობას: 1 eV = J –6 eV) ელექტრონ-ვოლტის ერთეულები, ისევე როგორც ზოგიერთი სხვა: რიდბერგი (Rydberg, Ry), ჰარტრი (ჰარტრი, ჰა, ან ატომური ერთეული, ა. ე.) რიდბერგი რიცხობრივად უდრის იონიზაციის ენერგიას წყალბადის ატომის ძირითადი მდგომარეობიდან ბირთვის უსასრულო მასის მიახლოებით: 1 Ry eV Hartree უდრის ელექტრონის პოტენციური ენერგიის აბსოლუტურ მნიშვნელობას წყალბადის ატომის ძირითად მდგომარეობაში უსასრულობის მიახლოებით. ბირთვის მასა: 1 Ha = 2 Ry eV ატომური სისტემების მდგომარეობების ენერგია, ისევე როგორც მდგომარეობათა შორის გადასვლები შეიძლება გაიზომოს სხვა ერთეულებში

43 მასა SI-ში მასის ერთეული არის კილოგრამი (კგ), თუმცა ატომური ფიზიკის ობიექტების მასების გასაზომად გამოიყენება საზომი სისტემის გარეთ არსებული ერთეული, რომელსაც ეწოდება ატომური მასის ერთეული (amu). უდრის შეუკავშირებელი, აუღელვებელი ნახშირბად-12 ატომის მასის 1/12-ს (12 C): 1 ა. ე. მ კგ 1 ა. mu დაახლოებით უდრის ერთი პროტონის ან ნეიტრონის მასას. ფარდობითი ატომური მასა არის ატომის მასა, გამოხატული a. ე.მ. ავოგადროს მუდმივი N A არის ფიზიკური მუდმივი, რიცხობრივად ტოლი ატომების რაოდენობის 12 გ სუფთა ნახშირბად-12 იზოტოპში: N A mol –1 მოლი (ნივთიერების ოდენობის ერთეული SI-ში) განსაზღვრებით შეიცავს N A სტრუქტურულ ელემენტებს (ატომები). მოლეკულები, იონები).

44 სიგრძე SI სიგრძის ერთეული არის მეტრი (მ). 1 მეტრი უდრის მანძილს, რომელსაც სინათლე გადის ვაკუუმში 1/წამის ტოლი დროის ინტერვალით. რადიო დიაპაზონში ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღის სიგრძის გაზომვის გარდა, სიგრძის ასეთი ერთეული იშვიათად გამოიყენება ატომურ ფიზიკაში და ამის ნაცვლად, ხაზოვანი ზომების, ისევე როგორც ტალღის სიგრძის გასაზომად, გამოიყენება მეტრის ქვემრავალჯერადი ერთეული: სანტიმეტრი ( სმ, 1 სმ \u003d 10 -2 მ), მილიმეტრი (მმ, 1 მმ = 10–3 მ), მიკრომეტრი (μm, μm, 1 μm = 10–6 მ), ნანომეტრი (ნმ, 1 ნმ = 10–9 მ), პიკომეტრი (pm, 13:00 = 10-12 მ) და სხვა, ისევე როგორც სისტემის გარეთ ერთეულები: ანგსტრომი (Å, 1 Å = 0,1 ნმ = 10-10 მ), ბორი (ან ბორის რადიუსი) (1 ბორი Å)

45 დრო SI დროის ერთეული არის მეორე (s). ატომური დროის სტანდარტი: ერთი წამი (ან ატომური წამი) უდრის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების პერიოდებს, რომლებიც შეესაბამება 133 Cs (ცეზიუმი-133) იზოტოპის ძირითადი მდგომარეობის ჰიპერწვრილი სტრუქტურის ორ დონეს შორის ენერგიის გადასვლას. ატომურ ფიზიკაში ჩვეულებრივ იზომება წამის წილადი ერთეულებით: ნანო-, პიკო- ან ფემტოწამში (ns, ps, fs, 1 fs = 10 -15 s)

46 ფიზიკური სიდიდეების მასშტაბები ატომურ და ბირთვულ ფიზიკაში ატომური ფიზიკის ფენომენები ხასიათდება ზომებით 10-12 მ-დან (მძიმე ატომების შიდა გარსები) ნანომეტრის მეათედებამდე (ატომების ზომები და მცირე მოლეკულები), ენერგიები 10-6 ევ. (დონეების ჰიპერ დახვეწილი სტრუქტურა) 10 5 eV-მდე (შიდა ქვესკნელების ელექტრონების შემაკავშირებელი ენერგია), ჯერ ათობით ფემტოწამიდან (ულტრამოკლე ლაზერული იმპულსების ხანგრძლივობა) ათასობით წამამდე (ატომების მეტასტაბილური მდგომარეობების სიცოცხლე) მოლეკულების ტიპიური ზომებია 01. -1 ნმ. უმცირესი მოლეკულის (H 2) ბირთვთაშორისი მანძილი არის ნმ.დნმ მაკრომოლეკულებს და ბევრ პოლიმერს შეიძლება ჰქონდეს მაკროსკოპული ზომები. ამრიგად, გაშლილი დნმ-ის სპირალის სიგრძემ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე სანტიმეტრს დაახლოებით 2 ნმ სიგანით.

47 ფოტონი ფოტონი, ან ელექტრომაგნიტური გამოსხივების კვანტი (ველი), არის უმასური ელემენტარული ნაწილაკი, რომელსაც არ აქვს ელექტრული მუხტი ვაკუუმში ფოტონი მოძრაობს c სიჩქარით ფოტონს აქვს სპინი 1-ის ტოლი. ბრუნი ფოტონის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულ მიმართულებებზე განსაზღვრავს მისი პოლარიზაციის γ მდგომარეობას

· რენტგენის სპექტრული ანალიზი · რადიოსპექტროსკოპია ·

ატომური ფიზიკა- ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ატომების სტრუქტურასა და თვისებებს. ატომური ფიზიკა წარმოიშვა მე-19 საუკუნის ბოლოს - მე-20 საუკუნის დასაწყისში ექსპერიმენტების შედეგად, რომლებმაც დაადგინეს, რომ ატომი არის დადებითად დამუხტული ბირთვისა და უარყოფითად დამუხტული ელექტრონების სისტემა და განვითარდა კვანტური მექანიკის შექმნასთან დაკავშირებით, რამაც ახსნა სტრუქტურა. ატომის. ატომის ბირთვის სტრუქტურა შესწავლილია ბირთვულ ფიზიკაში.

Ზოგადი ინფორმაცია [ | ]

თანამედროვე ატომური ფიზიკა ეფუძნება კვანტურ მექანიკურ თეორიას, რომელიც აღწერს ფიზიკურ მოვლენებს ატომურ-მოლეკულურ დონეზე. ატომური ფიზიკა ატომს განიხილავს, როგორც დადებითად დამუხტული ბირთვისა და უარყოფითად დამუხტული ელექტრონების სისტემას. ამ სისტემის თვისებები და მასში მიმდინარე ელემენტარული პროცესები განისაზღვრება ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებით, განსხვავებით ბირთვული ფიზიკისა და ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკისგან, სადაც ფუნდამენტურ როლს თამაშობს ძლიერი ურთიერთქმედება და სუსტი ურთიერთქმედება.

ამბავი [ | ]

ატომის პლანეტარული მოდელი

უმცირესი განუყოფელი ნაწილაკების - ატომების არსებობის იდეა პირველად ჩამოაყალიბეს ძველმა ბერძენმა ფილოსოფოსებმა ლეუკიპუსმა, დემოკრიტემ და ეპიკურუსმა. მე-17 საუკუნეში ეს იდეა გაგრძელდა ფრანგი ფილოსოფოსების პ.გასენდისა და რ.დეკარტისა და ინგლისელი ქიმიკოსის რ.ბოილის ნაშრომებში. ამ პერიოდის ატომისტიკა საკმაოდ სპეკულაციური იყო, ატომების შესახებ იდეები ჰგავდა მუდმივ, განუყოფელ ნაწილაკებს, სხვადასხვა ზომისა და ფორმის, ქიმიურ და ფიზიკურ თვისებებს მოკლებული, რომელთაგან შედგება ყველა მატერიალური სხეული. ი.ნიუტონისა და მ.ვ.ლომონოსოვის ნაშრომებში გაკეთდა ვარაუდები ატომების უფრო რთულ სტრუქტურებში - კორპუსებში გაერთიანების შესაძლებლობის შესახებ.

ატომური ფიზიკის ისტორიაში ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპები იყო ელექტრონის აღმოჩენა 1897 წელს ინგლისელი ფიზიკოსის J.J.Tomson-ის მიერ და რადიოაქტიური დაშლა ფრანგი მეცნიერების M.Sklodowska-Curie-სა და P.Curie-ს მიერ, მათ შეცვალეს ატომის იდეა. როგორც დამუხტული ნაწილაკების ურთიერთქმედების სისტემა, ჰოლანდიელი ფიზიკოსის X. Lorenz-ის თეორიის მიხედვით. ამ კვლევების საფუძველზე ტომსონმა 1903 წელს შემოგვთავაზა ატომის მოდელი დადებითი მუხტის მქონე სფეროს სახით, რომელიც გადანაწილებულია უარყოფითი მუხტის მქონე მცირე ნაწილაკებით - ელექტრონები, რომლებიც ატომში ინახება ძალის თანასწორობის გამო. დადებითი მუხტის მიზიდულობა ელექტრონების ორმხრივი მოგერიების ძალებზე. ფ. სოდის მიერ რადიოაქტიურობის შემდგომმა კვლევებმა გამოიწვია იზოტოპების აღმოჩენა, რითაც გაანადგურა მეცნიერული იდეები ერთი ქიმიური ელემენტის ყველა ატომის აბსოლუტური იდენტურობის შესახებ. ასევე მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ა.გ.სტოლეტოვის მიერ ფოტოელექტრული ეფექტის შესწავლამ და ა.აინშტაინის მიერ ამ ფენომენის შემდგომი ახსნამ.

ატომის პლანეტურ მოდელს ჰქონდა მთელი რიგი ნაკლოვანებები, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანი დაკავშირებული იყო ელექტრონის ენერგიის თეორიულად სწორ დაკარგვასთან: ვინაიდან ელექტრონი ბრუნავს ატომის გარშემო, მასზე მოქმედებს ცენტრიდანული აჩქარება და ლარმორის ფორმულის მიხედვით, ნებისმიერი დამუხტული ნაწილაკი, რომელიც მოძრაობს აჩქარებით, ასხივებს ენერგიას. თუ ელექტრონი კარგავს ენერგიას, მაშინ საბოლოოდ ის უნდა მოხვდეს ბირთვში, რაც სინამდვილეში არ ხდება. ატომის მოდელის დახვეწა შესაძლებელი გახდა მხოლოდ გერმანელი ფიზიკოსის მიერ აღმოჩენილი ატომის შესახებ სრულიად ახალი იდეების პოზიციიდან.

ქიმიიდან და ფიზიკის წინა სექციებიდან ვიცით, რომ ყველა სხეული აგებულია ინდივიდუალური, ძალიან მცირე ნაწილაკებისგან - ატომებისა და მოლეკულებისგან. ატომები ქიმიური ელემენტის უმცირესი ნაწილაკებია. მოლეკულა არის უფრო რთული ნაწილაკი, რომელიც შედგება რამდენიმე ატომისგან...

§ 195. ავოგადროს მუდმივი. ატომების ზომები და მასები

ატომური ფიზიკის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მუდმივია ავოგადროს მუდმივა (იხ. ტომი I, § 242) - სტრუქტურული ელემენტების რაოდენობა (ატომები, მოლეკულები, იონები და სხვ.) ნივთიერების მოლში. ავოგადროს მუდმივის ცოდნით, შეგიძლიათ იპოვოთ რაოდენობები, რომლებიც ახასიათებს ცალკეულ ატომს: მასა ...

§ 196. ელემენტარული ელექტრული მუხტი

ფარადეის მიერ აღმოჩენილი ელექტროლიზის კანონები მოწმობს ელექტროენერგიის უმცირესი, განუყოფელი რაოდენობების არსებობის სასარგებლოდ. ელექტროლიზის დროს ნებისმიერი - ვალენტური ელემენტის ერთი მოლი გადააქვს კულონების მუხტს (ფარადეის მუდმივი). ერთი ატომისთვის (უფრო ზუსტად, io ...

§ 197. მუხტის, მასის და ენერგიის ერთეულები ატომურ ფიზიკაში

ამრიგად, ნებისმიერი ნაწილაკების მუხტი ყოველთვის შეიცავს ელემენტარული მუხტების მთელ რიცხვს. ატომური ზომის ნაწილაკისთვის ეს მთელი რიცხვიც მცირე იქნება. ამის გათვალისწინებით, ატომურ ფიზიკაში მოსახერხებელია ელემენტარული მუხტის აღება ელექტრული მუხტის ერთეულად. Ერთისთვის...

§ 198. დამუხტული ნაწილაკების მასის გაზომვა. მასის სპექტროგრაფი

ელექტროენერგიის კურსიდან ჩვენ ვიცით, რომ დამუხტულ ნაწილაკზე, რომელიც მოძრაობს მაგნიტურ ველში, გავლენას ახდენს ძალა, რომელსაც ეწოდება ლორენცის ძალა. ლორენცის ძალა პერპენდიკულარულია მაგნიტური ველისა და ნაწილაკების სიჩქარის მიმართ, ხოლო მისი მიმართულება განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესით (ნახ.

§ 199. ელექტრონის მასა. მასა სიჩქარის წინააღმდეგ

მასის სპექტროგრაფის გამოყენებით ელექტრონის მასის გაზომვის ექსპერიმენტში, ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე მხოლოდ ერთი ზოლია ნაპოვნი. ვინაიდან თითოეული ელექტრონის მუხტი უდრის ერთ ელემენტარულ მუხტს, დავასკვნით, რომ ყველა ელექტრონს აქვს ერთი და იგივე მასა...

§ 200. აინშტაინის კანონი

წინა პარაგრაფში დავადგინეთ კავშირი სხეულის კინეტიკურ ენერგიასა და მის მასას შორის: თუ სხეულს ეძლევა კინეტიკური ენერგია, მაშინ მისი მასა იზრდება გარკვეული რაოდენობით. ეს კავშირი ზოგადი ხასიათისაა: ის ეხება ნებისმიერ სხეულს - დიდს და პატარას, გამთენიისას ...

§ 201. ატომების მასები, იზოტოპები

განვიხილოთ დადებითი იონების მასის გაზომვის ექსპერიმენტების შედეგები. ნახ. 352 არის ნეონის დადებითი იონური მასის სპექტროგრამა. სპექტროგრამაზე აშკარად ჩანს სხვადასხვა ინტენსივობის სამი ზოლი. თუ შევადარებთ მანძილებს ზოლებიდან ჭრილამდე, შეგვიძლია...

§ 202. იზოტოპების გამოყოფა. მძიმე წყალი

მოცემული ელემენტის ყველა იზოტოპი შედის ერთსა და იმავე ქიმიურ რეაქციებში და ქმნიან ქიმიურ ნაერთებს, რომლებიც თითქმის არ განსხვავდება ხსნადობით, ცვალებადობით და მსგავსი თვისებებით, რომლებიც გამოიყენება ქიმიაში ცალკეულ ელემენტებზე. ამიტომ, ჩვეულებრივი ქიმიური მეთოდები...

§ 203. ატომის ბირთვული მოდელი

წინა აბზაცებში გავეცანით მონაცემებს ატომების ზომისა და მასების შესახებ. ახლა მოდით მივმართოთ ატომის შიდა სტრუქტურის საკითხს. რადიოაქტიურობის ფენომენების აღმოჩენამ ხელი შეუწყო ატომის სტრუქტურის შესწავლას. ამ ფენომენებს დეტალურად განვიხილავთ თავში. X...

§ 204. ატომების ენერგეტიკული დონეები

ექსპერიმენტები გაფანტვაზე - ნაწილაკებმა აღმოაჩინეს მძიმე დადებითი ბირთვის და ელექტრონული გარსის ატომებში არსებობა. ატომების თვისებების შესახებ დამატებითი ინფორმაცია მოგვცა ისეთი ატომური პროცესების შესწავლით, რომლებსაც თან ახლავს ატომის შინაგანი ენერგიის ცვლილება. თან...

§ 205. სინათლის იძულებითი გამოსხივება. კვანტური გენერატორები

ატომების კვანტური ენერგიის დონეების კონცეფცია ფიზიკაში შემოიტანა ნ. ბორმა 1913 წელს. მან ძალიან ბუნებრივად ახსნა ხაზოვანი ატომური სპექტრები სპონტანური (სპონტანური) ემისიის და რეზონანსული (შერჩევითი) პროცესების შედეგად ...

§ 206. წყალბადის ატომი. ატომში ელექტრონის მოძრაობის კანონების თავისებურება

დისკრეტული ენერგიის დონეების არსებობა ატომების ფუნდამენტური თვისებაა (ისევე, როგორც მოლეკულები და ატომური ბირთვები). შევეცადოთ გამოვიყენოთ ჩვენთვის ცნობილი ფიზიკის კანონები, რათა წარმოვიდგინოთ ატომის სტრუქტურა, რომელიც ხსნის მისი ენერგიის დისკრეტულობას ...

§ 207. მრავალელექტრონული ატომები. ატომების ოპტიკური და რენტგენის სპექტრის წარმოშობა

ისევე, როგორც წყალბადის ატომში, უფრო რთულ ატომებში ელექტრონებს შეუძლიათ ბირთვის ირგვლივ გადაადგილება მხოლოდ გარკვეულ არჩეულ ორბიტებში. სხვადასხვა ექსპერიმენტული მონაცემები მიუთითებს, რომ ატომში ელექტრონების შესაძლო ორბიტები დაჯგუფებულია გარსების სისტემაში...

§ 208. მენდელეევის ელემენტების პერიოდული სისტემა

დ.ი.მენდელეევის მიერ აღმოჩენილი ელემენტების ქიმიური თვისებების ცვლილების პერიოდული კანონი არის ატომების სტრუქტურის ღრმა კანონების ასახვა; ამიტომ მას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს არა მხოლოდ ქიმიისთვის, არამედ ფიზიკისთვისაც. სტრუქტურის სწორი თეორია...

§ 209. ფოტონების კვანტური და ტალღური თვისებები

როგორც აღნიშნულია § 184-ში, ფოტოელექტრული ეფექტის კანონები ახსნა 1905 წელს ა. აინშტაინის მიერ სინათლის კვანტების (ფოტონების) კონცეფციის გამოყენებით. ამ იდეების მიხედვით, ელექტრომაგნიტური ველის ენერგია არ შეიძლება დაიყოს თვითნებურ ნაწილებად, არამედ გამოსხივდება და შეიწოვება...

§ 210. კვანტური (ტალღური) მექანიკის ცნება

ატომის სტრუქტურის შესწავლამ მიგვიყვანა დასკვნამდე, რომ ელექტრონების ქცევა ატომში, ისევე როგორც ფოტონების ქცევა, ეწინააღმდეგება კლასიკური ფიზიკის ჩვეულ კანონებს, ანუ მაკროსკოპული ზომების სხეულებთან ექსპერიმენტებში დადგენილ კანონებს. დისკრეტული...

§ 211. რადიოაქტიურობის აღმოჩენა. რადიოაქტიური ელემენტები

ურანს, თორიუმს და ზოგიერთ სხვა ელემენტს აქვს თვისება განუწყვეტლივ და ყოველგვარი გარეგანი ზემოქმედების გარეშე (ანუ შინაგანი მიზეზების გავლენის ქვეშ) გამოსცეს უხილავი გამოსხივება, რომელსაც, რენტგენის მსგავსად, შეუძლია შეაღწიოს გაუმჭვირვალე გზით ...

§ 212. a-, b- და y- გამოსხივება. ვილსონის პალატა.

როგორც ვნახეთ, რადიოაქტიურ გამოსხივებას აქვს მაიონებელი და ფოტოგრაფიული ეფექტი. ორივე ეს მოქმედება დამახასიათებელია როგორც სწრაფად დამუხტული ნაწილაკებისთვის, ასევე რენტგენის სხივებისთვის, რომლებიც ელექტრომაგნიტური ტალღებია. იმის გასარკვევად, აქვს თუ არა...

§ 213. დამუხტული ნაწილაკების გამოვლენის მეთოდები

"მიკროსამყაროს" შესახებ ცოდნის შემუშავებაში, კერძოდ, რადიოაქტიურობის ფენომენების შესწავლაში, განსაკუთრებული როლი ითამაშეს მოწყობილობებმა, რომლებიც შესაძლებელს ხდის დაარეგისტრირონ ატომური განზომილებების ერთი ნაწილაკის უმნიშვნელო ეფექტი. ერთ-ერთი ასეთი შესანიშნავი ინსტრუმენტია...

§ 214. რადიოაქტიური გამოსხივების ბუნება

1. გამოსხივება. რადიაციის თვისებები რენტგენის სხივების მსგავსია. რენტგენის მსგავსად, ის ახდენს ჰაერის იონიზირებას, მოქმედებს ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე და არ არის გადახრილი მაგნიტური ველით. კრისტალებში გავლისას რადიაცია, რენტგენის მსგავსად, ...

§ 215. რადიოაქტიური დაშლა და რადიოაქტიური გარდაქმნები

რადიოაქტიურობის შესწავლა გვარწმუნებს, რომ რადიოაქტიური გამოსხივება გამოიყოფა რადიოაქტიური ელემენტების ატომური ბირთვებიდან. ეს აშკარაა ნაწილაკებთან მიმართებაში, რადგან ისინი უბრალოდ არ არსებობენ ელექტრონულ გარსში. ნაწილაკების ბირთვული წარმოშობა დადასტურებულია ქიმიის მიერ...

§ 216. რადიოაქტიურობის გამოყენება

1. ბიოლოგიური მოქმედებები. რადიოაქტიური გამოსხივება დამღუპველ გავლენას ახდენს ცოცხალ უჯრედებზე. ამ მოქმედების მექანიზმი დაკავშირებულია ატომების იონიზაციასთან და უჯრედებში მოლეკულების დაშლასთან სწრაფად დამუხტული ნაწილაკების გავლის დროს. განსაკუთრებით მგრძნობიარეა და...