Становление теории атома
Каков же он, этот реальный мир? Как устроены недра материи, откуда явился сей таинственный посол? Все задавали друг другу вопросы – частные и общие. И чем содержательней был вопрос, тем менее удовлетворителен ответ. А пока . Пока дела складывались отлично. Найдя понимание и сочувствие, Бор нашел себя. 12 июня ушло знаменательное письмо к брату Харальду: «Я начал разрабатывать маленькую теорию, которая . быть может, прольет некоторый свет на ряд проблем, связанных со структурой атомов .»
«Маленькая теория» накрепко привязала его к столу. Суток вдруг перестало хватать для работы. Он стал добровольным затворником. Много лет спустя, вспоминая Резерфорда, Бор написал: «В раннюю пору моего пребывания в Манчестере . я пришел к убеждению, что строение электронного роя в резерфордовском атоме управляется квантом действия (постоянной Планка .)»
Однако далеко не торным оказался путь от верно угаданного принципа до жизнеспособной теории. Бор говорил, Резерфорд молчал. Он не хотел вникать в математические подробности, а физическими не был удовлетворен. Но Бор не услышал: «Ступайте-ка домой, мой мальчик». Кроме антирезерфордовского совета «не спешить», Бор услышал вполне резерфордовское напутствие: бросить возню со сложными атомными системами, а отдаться простейшей – водородному атому . Прощались они недолго, и выглядело это так, точно Бор никуда не уезжал, а только оставлял на четверть часа аудиторию, поскольку прозвучал звонок на перемену .
Возвращение из Англии осенью 1912 г. стало для Бора памятным рубежом. Теперь у него появилась должность в Копенгагенском университете: ассистент профессора Кнудсена. Но профессор чувствовал с первого дня: его ассистент, присутствуя, в действительности отсутствует. И спустя некоторое время он согласился – по просьбе Бора – предоставить его самому себе . Между 3 и 5 февраля 1913 г. в историю физики на минуту заглянул товарищ Бора по студенческим занятиям – Ханс Мариус Хансен. Бор говорил, что Хансен оказался тогда в Копенгагене «единственным физиком, которому интересны были эти вещи». И сердце его нового слушателя-спектроскописта дрогнуло от надежды .
– А спектры? – вдруг спросил Хансен. – Как твоя теория объясняет спектральные формулы?
– Спектральные формулы?!
– Тебе необходимо посмотреть эти формулы. Ты увидишь, с какой замечательной простотой они описывают спектры!
– Я посмотрю .
Они попрощались .
Школьному учителю, швейцарцу Иоганну Якобу Бальмеру было шестьдесят лет, когда в 1885 г. он опубликовал свою формулу – плод великого долготерпения. Он не знал об устройстве атома ничего и располагал лишь таблицей данных о длинах световых волн в спектре водорода. Но, увидев эту формулу, Бор уже не мог от нее оторваться. А Леон Розенфельд засвидетельствовал: «Он говорил мне не раз: “Как только я увидел формулу Бальмера, все немедленно прояснилось передо мной”».
Что же увидел Бор? Лестницу разрешенных Природой уровней энергии в атоме. Двигаться по такой лестнице можно было лишь со ступеньки на ступеньку. Задержаться меж ступенек Природа не позволяла. Кроме электрона некому быть ее строителем. И кроме его планетных орбит нечему служить ее ступеньками. Лестница разрешенных уровней энергии увиделась как паутина дозволенных электронных орбит. Чем дальше от ядра пролегает орбита – тем выше энергия атома. Чем ближе к ядру, тем ниже энергетическая ступенька. На каждой из них, до момента испускания кванта электрон вопреки классике ничего не излучает. А в момент испускания он сваливается вниз, и его подхватывает другая, более близкая к ядру орбита. И он начинает теперь вращаться на ней, снова не излучая. А квант покидает атом в процессе самого перескока электрона. И только от глубины падения с орбиты на орбиту зависит величина улетающего кванта – его частота. Или цвет спектральной линии. Среди орбит электрона есть первая. Ниже – ядро. С этой нижней орбиты электрону некуда падать. И он может вращаться на ней бессрочно. Ее радиус и задавал нормальный размер атома.
Немного больше о технологиях >>>
Стратегия «золотой середины»
Выработанная
веками народная мудрость, правило поведения или закон природы? Ниже я
постараюсь показать, что это такой же универсальный закон природы как, скажем,
закон всемирного тяготения.
Понятие
золотой середины далеко не ново. О нем писали еще Конфуций (551...479 до н.э. ...
Может ли энергия быть отрицательной
подробно не рассматривался. Считалось, что
он слишком сложен для учеников средней школы. В то же время «по умолчанию»
ученики (да нередко и учителя) полагают, что энергия может быть только
положительной величиной. Это приводит к недоразумениям при анализе
преобразования энергии ...
