Атомы Зоммерфельда

Почему теория Бора неприменима к атому лития Как Зоммерфельд пытался преодолеть эту трудность В чем заключалось несовершенство его теории [c.378]

Успех теории Бора ограничился возможностью ее применения только к атому водорода. При попытках применения теории Бора к атому гелия она уже оказалась малоэффективной. Расчеты более сложных атомов на основе применения упрощенных представлений Бора выполнить оказалось вообще невозможно. Несмотря на внесенные Арнольдом Зоммерфельдом (1863— 1951) в теорию Бора усовершенствования, в связи с которыми была учтена возможность движения электронов в атоме не только по круговым, но и по эллиптическим орбитам, эта теория должна была уступить место новым воззрениям. [c.26]

Таким образом, теперь ясно видна необходимость использования трех квантовых чисел для описания энергии электрона. Каждое новое квантовое число вводилось для удовлетворения требований эксперимента. Однако даже с этими тремя квантовыми числами невозможно было полностью объяснить линейчатые спектры. Например, действие слабого магнитного поля приводит к так называемому аномальному эффекту Зеемана, который нельзя было понять на основе модели Бора — Зоммерфельда. Кроме того, у атома Бора и его вариантов было множество других недостатков. Одним из них, и, по-видимому, наиболее существенным, была невозможность применения теории Бора к более сложным атомам. Приложение ее к спектру даже такого простого атома, как атом гелия, приводило к полной неудаче, и все попытки понять основы периодической системы в рамках модели Бора были безуспешны. Это показывает, что все вышеизложенное верно только для одноэлектронной системы. Такое ограничение не имеет смысла, и поэтому очевидна необходимость найти что-то лучшее. [c.37]

Так как квантовые числа I, т и не вносят ничего в энергию электронного состояния, то все возможные состояния в данном) радиальном уровне энергетически равны. Это значит, что в спектре будут наблюдаться только единичные линии, такие, как предсказывал Бор. Однако хорошо известно, что в спектре водорода существует тонкая структура, изучение которой было толчком к развитию теории Бора — Зоммерфельда для атома водорода. Очевидно, что простая форма волнового уравнения не вполне адекватно описывает атом водорода, и, таким образом, мы находимся в-положении, лишь немного лучшем того, когда опирались на модель атома Бора. [c.70]

Он понимал, что атом — цельный физико-химический индивидуум, неделимый лишь в химическом смысле . Но это не означало, но его мнению, что атом вообще неделим. Косвенные доказательства в пользу представлений о сложной внутренней организации атома Д. И. Менделеев видел в богатстве проявляемых конкретных физико-химических свойств элементов, в данных спектрального анализа. Ученый считал, что спектральные исследования имеют особо важное значение потому, что при них вещество действует своими малейшими частицами, и притом не изменяясь химически... Д. И. Менделеев как бы предвидел то, что в дальнейшем А. Зоммерфельд образно выразил словами В говоре спектральных линий есть настоящая музыка сфер, звучащая в атоме . [c.299]

АТОМ БОРА — ЗОММЕРФЕЛЬДА [c.37]

Следуя теории Бора для атома водорода, Зоммерфельд предложил такое правило квантования, что при его применении к атому водорода модель Бора не противоречит волновой природе электрона, постулированной де Бройлем. Вывести выражение для уровней энергии атома водорода, используя правило Зоммерфельда, согласно которому разрешенные электронные орбитали представляют собой окружности с длиной, кратной длине волны электрона. [c.405]

На рпс. 15 приведено не полное схематическое изображение спектра атома натрия. Хорошо известно, что каждая из линий спектра в действительности является дублетом. Знаменитый натриевый дублет 5896 и 5890 А вызван двумя очень близкими переходами, энергии которых равны соответственно 48 630 и 48 700 кал/г-атом. Таким образом, энергия двух возбужденных состояний отличается всего лишь на 70 кал/г-атом. На основании изложенного выше, казалось бы, можно было объяснить эту разницу с помощью теории относительности так, как предлагал Зоммерфельд. Однако объяснение оказалось совершенно другим. Под действием не слишком сильного магнитного поля натриевый дублет расщепляется довольно странным и сложным образом. Исходные линии исчезают, причем одна из них заменяется четырьмя линиями, расположенными симметрично относительно того места, где находилась первоначальная линия. Совершенно аналогично другая линия расщепляется на шесть компонент. Разделение в каждом случае оказывается меньше классического еН/ лтс, найденного для нормального эффекта Зеемана в слабых полях. Ланде [28] удалось подобрать [c.124]

Если на атом не действует внешнее поле (например, сильное магнит-, ное поле) и не учитывается зависимость массы электрона от его скорости, что следует из теории относительности (см. в дальнейшем), то энергия атома водорода и по теории Зоммерфельда определяется исключительно главным квантовым числом. Так что одна и та же линия, например красная линия водорода (Я=6562,8 А) возникает независимо от того, переходит электрон с орбиты З3 на орбиту 2 , или с орбиты З2 на орбиту 2х, или с орбиты 31 на орбиту 2а. [c.112]

Атом элемента представляет собой одну из важнейших микрочастиц. Первые исследователи ее строения (Н.Бор, А. Зоммерфельд, 1912, 1913) положили в основу внутриатомной энергетики представления теории квант. Электромагнитное поле атомного ядра квантовано, т. е. имеет дискретное строение в самой природе структуры атома заложены определенные энергетические уровни. В соответствии с ними электрон, рассматриваемый как частица, согласно теории Бора, движется вокруг ядра по круговым или эллиптическим орбитам, напоминая движение планет вокруг Солнца. Так возникла планетарная модель атома. Форма траекторий-орбит и их расстояние от ядра рассматривались как фактор, определяющий энергетическое состояние электрона. Энергетические уровни обозначались как главные кванто- [c.31]

По Бору, каждому изменению энергии электронов и их переходам из одного энергетического состояния в другое соответствует волна определенной длины (или частоты). Следовательно, каждый электронный переход отразится в спектре в виде линии. Бор теоретически рассчитал спектр водорода и предсказал существование в спектре ряда линий, которые впоследствии действительно были обнаружены. При расчете же спектров других ато- моз, даже такого простого, как атом гелия, не наблюдалось и ка-чественно.го совпадения. Теория Бора была усовершенствована в 1915 г. Зоммерфельдом. Он предположил, что электроны в атоме могут двигаться не только по круговым, но и по эллиптическим 46 [c.46]

Ранее указанное условие, очевидно, выполнимо для таких сочетаний, в которых один из элементов относится к группе левее четвертой, т. е. имеет число валентных электронов меньше четырех, а второй —больше четырех. Поэтому 12 сочетаний можно исключить. Бинарные соединения с 4 валентными электронами на атом входят в 9 сочетаний. Общим выражением правила Гримма — Зоммерфельда для бинарных соединений формулы А Вт является [c.57]

Для линий в спектре атома водорода волновая механика дает те же длины в 1ЛН, что и теория Бора — Зоммерфельда. И все же представления о строении атома водорода, к которым приходят па основе волновой механики, очень существенно отличаются от представлений теории Бора — Зоммерфельда. По Бору, в основном состоянии атома электрон движется вокруг ядра по круговой орбите. Поэтому атом должен иметь круговую симметрию. Согласно волновой механике, атом водорода обладает шаровой симметрией, причем не только в основном состоянии, но и в таких возбужденных состояниях, в которых, по Зоммерфельду, электрон движется по эллипсам с большим эксцентриситетом, а именно по орбитам с побочным квантовым числом й = 1. Эксперимент подтвердил правильность представления о строении атома [c.103]

Вслед за этим, несомненно, выдающимся успехом ученых ждало горькое разочарование. При расчете спектров других атомов (даже такого простого, как атом гелия) не наблюдалось даже качественного совпадения. Теория Бора была усовершенствована в 1915 г. А. Зоммерфельдом. Он предположил, что электроны в атоме могут двигаться не только по круговым, но и по эллиптическим орбитам, энергия электрона при переходе с одной такой орбиты на другие также меняется скачкообразно, т. е. эти электронные состояния тоже квантуются. [c.29]

Дальнейшее совершенствование модели атома водорода Бора. В модели Бора электроны движутся только по круговым орбитам. Но так как атом Бора по существу представляет планетарную систему, в которой движение, согласно законам Кеплера, происходит по эллипсам, то естественно, что усовершенствование модели Бора должно было состоять в переходе к движению электрона по эллипсам, тем более, что модель Бора не могла объяснить все детали спектра водорода. Это было сдаЛэно Зоммерфельдом (1915 г.). [c.19]

Основной причиной несостоятельности теории Бора — Зоммерфельда явилось противоречие между микроскопичностью объектов (электрон, атом) и способом их описания (классическая механика, все законы которой отнесены к большим телам или макрообъектам). Это противоречие возникло потому, что в период создания теории Бора — Зоммерфельда, только рождались ныне очевидные различия между механикой движения больших тел (макрообъектов) и малых, типа атомов, электронов, протонов (мик-рообъектов), а также между механикой движения с малыми и очень большими скоростями, сравнимыми со скоростью света. [c.199]

В предыдущих разделах можно было не рассматривать магнитный момент атома водорода, поскольку при отсутствии впеягнего э.лектромагнпг-ного поля он не играет роли. Одиако если атом поместить в электромагнитное поле, то атомные моменты уже взаимно не компенсируются, а стремятся ориентироваться в направлении поля. Этой тенденции противодействует механическое движение частиц. Прп изучении поведения атомов во внешних полях выявился тот важный факт, что электроны движутся в пространстве трех измерений. Их орбиты являются эллиисоидальнымн, а не эллиптическими. Движение по эллипсу соответствует двум степеням свободы и, согласно теории Зоммерфельда, описывается двумя квантовыми условиями. Совершенно аналогично тот факт, что плоскость эллиптической орбиты должна быть наклонена иод различными углами к выбранному направлению, приводит к необходимости учесть третью степень свободы и использовать третье квантовое условие. В качестве третьей координаты можно выбрать угол ф, образованный направлением магнитного момента и нанравлением поля. Сопряженный момент количества движения равен [c.121]

Первым основополагающим достижением в области изучения внутреннего строения вещества было создание модели атома английским физиком Резерфордом (1911 г.). По Резерфорду атом состоит из ядра, окруженного электронной оболочкой. Выдающийся датский физик теоретик Вор использовал представления Резерфорда и созданную немецким физиком Плаиком (1900 г.) квантовую теорию для разработки в 1913 г. теории водородоподобного атома и первой квантовой модели атома модель атома Бора, см. 4.5). Приняв, что электроны — это частицы, он описал атом как ядро, вокруг которого на разных расстояниях движутся по круговым орбитам электроны. Б 1916 г. модель атома Бора была усовершёиствована немецким физиком Зоммерфель-дом, который объединил квантовую теорию Планка и теорию относительности Эйнштейна (1905 г.), создав квантовую теорию атомных орбит, которые по Зоммерфельду, могут быть не только круговыми, но и эллиптическими. [c.77]

В ряде работ мы встречаемся с попыткой рассмотреть аналогии соединений лишь со структурной точки зрения, что, на наш взгляд, является несколько формальным. Так, Парте [7] провел классификацию тетраэдрических соединений различного типа на основе корреляции структурного типа соединения и валентной электронной концентрации, не рассматривая химических и физических особенностей этих соединений. Для тетраэдрических структур в соответствии с правилом Гримма — Зоммерфельда число валентных электронов на атом должно быть равно четырем, если каждый атом связан с четырьмя другид и. Среди таких тетраэдрических структур находятся как нормальные структуры, так и дефектные, к которым при определенных допущениях также приложимо правило Гримма — Зоммерфельда. Парте [7], Шуберт и др. [5] рассматривают структуры соединений A B i и их аналогов А В как варианты нормальной тетраэдрической структуры, в которой атомы неметалла имеют менее четырех соседних атомов. В соединениях, в которых лишь атомы одного вида имеют координационное число 4, дефекты структуры Парте [7] обозначает в формульном составе нулем, который соответствует существованию в соединении несвязывающих орбиталов. Вид формул двойных дефектных соединений этого типа, по Парте [7], будет для А В" — З4О64 и [c.192]

Клузис II Бюлер [5] объяснили это явление вкладом электронной составляющей теплоемкости при повышенных температурах. По Зоммерфельду [6] вклад электронов в атомную теплоемкость прямо пропорционален их массе и кубическому корню нз числа приходящихся на атом электронов, находящихся в зоне проводимости. Учитывая сравнительно высокие значения эффективных масс носителе тока в исследуемых нами тройных соединениях и довольно высокую нх концентрацию, можно полагать, что приведенное объяснение особенностей температурного хода характеристической температуры применимо и для рассматриваемых в данной работ [c.313]

Гриммом и Зоммерфельдом [1] были предложены на основе рассмотрения экспериментальных данных следующие правила образования тетраэдрической координации для бинарных недефектных соединений—аналогов элементарных полупроводников четвертой группы а) компоненты должны принадлежать к группам, равноотстоящим от четвертой группы, и б) среднее число валентных электронов на атом соединения должно равняться четырем. Этим правилам действительно удовлетворяет большинство известных бинарных соединений со структурой сфалерита и вюрцита. однако имеют место и исключения (сульфид и селенид марганца, а также ряд бинарных соединений элементов, принадлежащих нижним периодам системы Менделеева). [c.387]

Из значений энергий Ферми, приведенных в табл. 4, видно, что дагке при высоких температурах порядок величины этого отношения составляет 1/100. Однако это отношение можно определить методами точной калориметрии. Для металлического серебра нри 1000° К теоретическое значение Су Я равно для электронов 0,077. В то же время общая наблюденная теплоемкость при постоянном объеме равна 3,04 К [13], причем определена она, вероятно, с точностью 0,01 Я. Вероятно, поэтому в данном случае правильное значение энергии Ферми приблизительно вдвое превышает величину, приведенную в табл. 4. Это заключение делает более убедительным нредположение, высказанное при обсуладепии уравнения (8), а именно что каждый атом серебра дает в металле три свободных электрона. Таким образом, применение теории Зоммерфельда к калориметрическим данным высокой точности позволяет определить число свободных электронов в метал.чах. [c.67]

Исторически особую роль сыграло изучение эффекта Пашена — Бака на водородных линиях. Как мы указывали в 5. первоначальная теория Зоммерфельда объясняла тонкую структуру линий водорода исключительно зависимостью массы электрона от скорости. В таком случае не должен был бы обнаруживаться эффект Пашена — Бака каждая из компонент тонкой структуры должна была бы расщепляться самостоятельно. После появления гипотезы об электронном спине тонкая структура линий водорода объяснялась, как возникающая в резул1 ате дублетного расщепления отдельных уровней водорода. Тогда на тонких компонентах линий водорода (и сходных с ним [c.357]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология