Даниялык илимпоз Нильс Бор түзгөн модель пайда болгонго чейин атомдун түзүлүшү узак убакыт бою физиктер арасында талаш-тартыштуу тема болгон. Ал субатомдук бөлүкчөлөрдүн кыймылын сүрөттөө үчүн аракет кылган биринчи болгон эмес, бирок дал ушул анын иштеп чыгуулары элементардык бөлүкчөлөрдүн кайсы бир убакта кайсыл жерде жайгашканын алдын ала айтууга жөндөмдүү ырааттуу теорияны түзүүгө мүмкүндүк берди.
Жашоо жолу
Нилс Бор 1885-жылы 7-октябрда Копенгагенде төрөлүп, 1962-жылы 18-ноябрда ошол жерде каза болгон. Ал эң улуу физиктердин бири болуп эсептелет жана таң калыштуу эмес: ал суутек сымал атомдордун ырааттуу моделин түзө алган. Уламыш боюнча, ал түшүндө планеталар сыяктуу нерсенин белгилүү бир жаркыраган сейрек борбордун айланасында кандайча айланып жатканын көргөн. Андан кийин бул система микроскопиялык өлчөмгө чейин кескин кичирейген.
Ошондон бери Бор кыялды формулаларга жана таблицаларга которуунун жолун издеп жатат. Физика боюнча заманбап адабияттарды кылдаттык менен изилдеп, лабораторияда эксперимент жасап, ой жүгүртүү менен ал өзүнүн максатына жетише алган.максаттар. Жада калса тубаса тартынчаактыгы да жыйынтык чыгарууга тоскоол болгон жок: ал калың аудиториянын алдында сүйлөгөндөн уялып, башын айланта баштады, окумуштуунун түшүндүрмөлөрүнөн угуучулар эч нерсени түшүнүшкөн жок.
Прекурсорлор
Борга чейин окумуштуулар классикалык физиканын постулаттарынын негизинде атомдун моделин түзүүгө аракет кылышкан. Эң ийгиликтүү аракет Эрнест Рутерфордго таандык. Көптөгөн эксперименттердин натыйжасында ал электрондор орбиталарда кыймылдаган массивдүү атомдук ядронун бар экендиги жөнүндө тыянакка келген. Графикалык жактан мындай модель Күн системасынын түзүлүшүнө окшош болгондуктан, анын артында планеталардын аталышы бекемделген.
Бирок анын олуттуу кемчилиги болгон: Резерфорд теңдемелерине туура келген атом туруксуз болуп чыкты. Эртеби-кечпи, ядронун айланасындагы орбиталарда ылдамдык менен кыймылдаган электрондор ядрого түшүүгө туура келип, алардын энергиясы электромагниттик нурланууга сарпталат. Бор үчүн Резерфорд модели өзүнүн теориясын түзүүдө баштапкы чекит болуп калды.
Бордун биринчи постулаты
Бордун негизги жаңылыктары атом теориясын курууда классикалык Ньютон физикасын колдонуудан баш тартуу болгон. Лабораторияда алынган маалыматтарды изилдеп чыгып, ал толкун нурлануусуз бир калыпта тездетилген кыймыл сыяктуу электродинамиканын маанилуу закону элементардык бөлүкчөлөр дүйнөсүндө иштебейт деген тыянакка келди.
Анын ой жүгүртүүсүнүн натыйжасы төмөнкүдөй угулган мыйзам болду: атом системасы мүмкүн болгон стационардык системалардын биринде болгондо гана туруктуу болот.(кванттык) абалдар, алардын ар бири белгилүү бир энергияга туура келет. Кванттык абалдардын постулаты деп аталган бул мыйзамдын мааниси атом ушундай абалда болгондо электромагниттик нурлануунун жоктугун таануу болуп саналат. Ошондой эле, биринчи постулаттын натыйжасы атомдо энергетикалык деңгээлдер бар экенин таануу болуп саналат.
Жыштык эрежеси
Бирок атом дайыма эле бир кванттык абалда боло албасы айдан ачык эле, анткени туруктуулук эч кандай өз ара аракеттенүүнү жокко чыгарат, демек анда Аалам да, кыймыл да болбойт. Көрүнгөн карама-каршылык Бордун атомдук түзүлүш моделинин жыштык эрежеси деп аталган экинчи постулаты менен чечилген. Атом энергиянын тиешелүү өзгөрүшү менен бир кванттык абалдан экинчисине өтө алат, энергиясы стационардык абалдардын энергияларынын айырмасына барабар болгон квантты чыгарат же жутат.
Экинчи постулат да классикалык электродинамикага карама-каршы келет. Максвеллдин теориясына ылайык, электрондун кыймылынын табияты анын нурлануу жыштыгына таасир эте албайт.
Атом спектри
Бордун кванттык модели атомдун спектрин кылдат изилдөөнүн натыйжасында мүмкүн болду. Узак убакыт бою окумуштуулар асман телолорунун спектрлерин изилдөө аркылуу алынган күтүлгөн үзгүлтүксүз түстүү аймактын ордуна атомдун спектрограммасы үзгүлтүккө учураганынан уялып келишкен. Ачык түстөгү сызыктар бири-бирине агылган жок, бирок таасирдүү караңгы жерлер менен бөлүнгөн.
Электрондун бир кванттык абалдан өтүү теориясыбашкасы бул кызыктай түшүндүрдү. Электрон азыраак энергия талап кылынган бир энергетикалык деңгээлден экинчисине өткөндө, ал спектрограммада чагылдырылган квант чыгарган. Бордун теориясы суутек сыяктуу жөнөкөй атомдордун спектрлериндеги мындан аркы өзгөрүүлөрдү алдын ала айтуу жөндөмдүүлүгүн дароо көрсөттү.
Кемчиликтер
Бордун теориясы классикалык физикадан толук ажыраган эмес. Ал дагы эле ядронун электромагниттик талаасында электрондордун орбиталык кыймылы идеясын сактап калган. Бир стационардык абалдан экинчисине өтүүдө кванттоо идеясы планетардык моделди ийгиликтүү толуктаган, бирок дагы эле бардык карама-каршылыктарды чече алган эмес.
Бордун моделинин жарыгында электрон спиралдык кыймылга кире албаса да, үзгүлтүксүз энергия чачып турган ядронун ичине түшө албаса да, анын эмне үчүн удаа-удаа жогорку энергетикалык деңгээлге көтөрүлө албаганы белгисиз бойдон калды. Бул учурда бардык электрондор эртеби-кечпи эң төмөнкү энергетикалык абалга келип, атомдун жок болушуна алып келет. Дагы бир маселе атомдук спектрлердеги аномалиялар болгон, аны теория түшүндүргөн эмес. 1896-жылы Питер Зееман кызыктуу эксперимент жүргүзгөн. Ал магнит талаасына атомдук газды коюп, спектрограмманы алган. Кээ бир спектрдик сызыктар бир нечеге бөлүнгөн экен. Мындай эффект Бордун теориясында түшүндүрүлгөн эмес.
Бор боюнча суутек атомунун моделин түзүү
Өзүнүн теориясынын бардык кемчиликтерине карабастан, Нильс Бор суутек атомунун реалдуу моделин түзө алган. Муну менен ал жыштык эрежесин жана классикалык мыйзамдарды колдонгонмеханика. Электрон орбиталарынын мүмкүн болгон радиустарын аныктоо жана кванттык абалдардын энергиясын эсептөө боюнча Бордун эсептөөлөрү абдан так болуп чыкты жана эксперименталдык түрдө ырасталды. Электромагниттик толкундардын эмиссиясынын жана жутулушунун жыштыктары спектрограммалардагы караңгы боштуктардын жайгашкан жерине туура келген.
Ошентип, суутек атомунун мисалында ар бир атомдун дискреттик энергия деңгээли бар кванттык система экени далилденген. Мындан тышкары, окумуштуу классикалык физика менен анын постулаттарын дал келүү принцибинин жардамы менен айкалыштыруу жолун таба алган. Анда кванттык механика Ньютон физикасынын мыйзамдарын камтыйт деп айтылат. Белгилүү шарттарда (мисалы, кванттык сан жетишерлик чоң болсо) кванттык жана классикалык механика биригет. Бул кванттык сандын көбөйүшү менен спектрдеги караңгы боштуктардын узундугунун Ньютондук концепциялардын жарыгында күтүлгөндөй толук жок болгонго чейин кыскарышы менен далилденген.
Мааниси
Катташуу принцибинин киргизилиши өзгөчө кванттык механиканын бар экендигин таанууга карай маанилүү аралык кадам болуп калды. Бордун атомдун модели көптөгөн адамдар үчүн субатомдук бөлүкчөлөрдүн кыймылынын так теорияларын түзүүдө баштапкы чекит болуп калды. Нильс Бор кванттоо эрежесинин так физикалык интерпретациясын таба алган эмес, бирок ал муну да жасай алган эмес, анткени элементардык бөлүкчөлөрдүн толкундук касиеттери убакыттын өтүшү менен гана ачылган. Луи де Бройль Бордун теориясын жаңы ачылыштар менен толуктап, ар бир орбитанынэлектрондун кыймылы ядродон таралган толкун. Ушул көз караштан алганда, атомдун стационардык абалы толкун ядронун айланасында толук айлануу менен кайталанган учурда пайда боло тургандай карала баштаган.
