Теория Бора

Теория Бора заключается в новом взгляде на планетарную теорию строения атома, выдвинутую Э. Резерфордом, и переосмысливания ее в свете понятия квантования, введенного Планком.

Возникновение теории и ее основа

Отводя теориям Н. Бора надлежащее место в развитии физической науки, можно сказать, что Бор сделал планетарную теорию строения атома более приобщенной к реальности. Теория совместилась с эмпирическими данными.

Что же озадачивало Нильса Бора и толкало его на поиск и разработку такой теории, которая бы вбирала в себя планетарную атомную теорию Резерфорд и противоречивые эмпирические данные, идущие вразрез с выводами Резерфорда?..

Эрнест Резерфорд предложил ученым своего времени следующую теорию: атом состоит из мельчайших частиц – протонов, нейтронов и электронов; их расположение подобно солнечной системе, где в качестве солнца (центра) выступает ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а в качестве планет выступают отрицательно заряженные электроны, вращающиеся вокруг положительно заряженного ядра.

На основании этой теории многие ученые пытались проводить опытные исследования, доказывающие или опровергающие предположения Резерфорда. В то время теория квантования Планка не получила широкого распространения и ученые делали выводы из результатов опытов на основе своего представления о классической физике.

Получаемые в результате опытов постоянные одночастотные излучения, идущие от электронов, ассоциировались в умах ученых с их статическим положением по отношению к положительно заряженному ядру, опровергая вывод Резерфорда о вращательном движении электронов вокруг центра.

Видя несостоятельность представлений о строении атома своих современников, Бор предложил гениальное для своего времени видение атома и его строения, объединив теорию Резерфорда и принцип квантования Планка.

Итак, теория строения атомов основана на следующих постулатах датского ученого:

• Атом может находиться только в особенных стационарных или квантовых состояниях, за каждым из которых закреплена одна постоянная энергия. В стационарном состоянии атом при эллиптическом движении не излучает электромагнитных волн.
• Электрон в атоме, сохраняя энергию неизменной, двигается по определённым орбитам, для которых импульс определяется формулой: mV*nR*n = nh, где n— натуральные числа, а h = h/2П — постоянная Планка. Пребывание электрона на четко определенной орбите можно выразить благодаря значению его энергии на этой орбите.
• При переходе электрона с одного энергетического уровня на другой излучается или поглощается квант энергии. При переходе с верхнего уровня на нижний электрон отдает (излучает) энергию, при переходе с нижнего на верхний — энергия поглощается электроном.

Таким образом, двигаясь по строго очерченной орбитали, электрон сохраняет свою энергию, испуская одночастотное излучение. Как только электрону сообщается какая-либо энергия, электрон использует возможность перейти на более отдаленный от ядра энергетический уровень. При этом электроном энергия поглощается.

Но со временем энергия электрона растрачивается, и электрон вынужден спуститься на низший уровень, выбросив оставшуюся энергию вовне. В этот момент и фиксируется излучение электрона, свидетельствующее о его переходе с одного высшего уровня на другой низший.

Трудности теории

Но не все в теории Бора было логичным и объясняющим научные предположения предшествующих ученых, пытавшихся разгадать загадку строения атомического вещества.

Существуют определенные трудности, например, постулаты Бора со стопроцентной вероятностью объясняли процессы, происходящие внутри водородоподобных элементов, и выглядела несостоятельной применительно к другим химическим элементам.

Также постулаты Бора умалчивали о том, как же измерить и определить закономерности интенсивности линий спектра, выделяемых электронами.