Зоммерфельд тонкая структура

Недостатки модели водорода Бора—Зоммерфельда. Теория Бора — Зоммерфельда не в состоянии объяснить всех деталей строения атома и процессов, протекающих в нем. Так, тонкую структуру линий она не может [c.21]

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]

Идя этим путем, Зоммерфельд вычислил с известным приближением так называемую тонкую структуру спектральных линий, которые при исследовании их в спектроскопах с большой разрешаюш,ей способностью оказались сложенными из нескольких тесно сближенных друг с другом линий. [c.21]

Боровская модель была развита Зоммерфельдом, который показал, что с ее помощью можно описать также тонкую структуру спектра атома водорода, наблюдаемого в магнитном поле, если допустить существование не только круговых, но и эллиптических [c.43]

Когда одного квантового числа достаточно для определения энергетических состояний системы с двумя или более степенями свободы, такую систему называют вырожденной. Для того чтобы объяснить тонкую структуру спектра водородоподобного атома, было необходимо снять вырождение. Это означает, что по крайней мере два квантовых числа должны вносить вклад в энергию системы. Зоммерфельд нашел, что вырождение в его модели атома может быть снято посредством рассмотрения релятивистского [c.33]

Когда одного квантового числа достаточно для определения энергетических состояний системы с двумя или более степенями свободы, то такую систему называют вырожденной. Для того чтобы объяснить тонкую структуру спектра водородоподобного атома, было необходимо снять вырождение. Это означает, что, по крайней мере, два квантовых числа должны вносить вклад в энергию системы. Зоммерфельд нашел, что вырождение в его модели атома может быть снято посредством рассмотрения релятивистского изменения массы электрона при движении его вокруг ядра. Когда электрон вращается по эллипсу вокруг ядра, его скорость непрерывно изменяется в зависимости от его расстояния от ядра. Из специальной теории относительности известно, что масса частицы увеличивается с возрастанием скорости. Действительно, можно обнаружить небольшое различие между энергиями круговой и эллиптической орбит, которое является функцией побочного квантового числа Пф-, это может объяснить физический смысл деления каждого главного уровня энергии энергетических уровней атома [c.36]

Вырождение в некоторой степени устраняется тем, что электрон в разных частях эллипса имеет разную скорость. Согласно (5), этому отвечают разные массы. Такая релятивистская поправка была внесена Зоммерфельдом (1916). Она приводит к тому, что каждый л-уровень расщепляется на подуровни с разными I, которые энергетически близки друг к другу, но все же не совпадают. Этим путем Зоммерфельд количественно объяснил тонкую структуру в спектрах Н и Не+. [c.98]

Безусловно, теория Бора обладала большими достоинствами, например таким, как количественное предсказание линейчатых спектров водородоподобных атомов. Однако с ее помощью нельзя было объяснить тонкую структуру линейчатого спектра водородоподобного атома. Теория Бора объясняла существование различных линий в спектре водорода и предсказывала существование серий только единичных линий. ВГто время это было как раз тем, что и наблюдалось на опыте. Однако с усовершенствованием приборов и техники эксперимента оказалось, что линии, принимавшиеся раньше за единичные, в действительности состоят из совокупности линий, расположенных очень близко друг к другу. Следовательно, каждому квантовому числу отвечает не единственный уровень, а, скорее, несколько энергетических уровней, близких друг к другу. Потребовалось введение новых квантовых чисел, а получить их непосредственно из модели Бора было невозможно. Это затруднение было до некоторой степени разрешено Зоммер-фельдом, когда он детально рассмотрел существование для электрона эллиптических орбит. Бор допускал возможность существования эллиптических орбит, но дальше эту идею не развил. Для круговых электронных орбит единственной изменяющейся координатой является угол вращения ф, для эллиптической орбиты (рис. 1-11) изменяться могут как угол ф, так и радиус-вектор г. Две степени свободы обусловливают возможность существования двух квантовых состояний. Для того чтобы обе степени свободы сделать квантованными, Зоммерфельд обобщил квантовое условие Бора р = пк12я и предложил его в виде [c.32]

Зоммерфельд (1916) сделал соответствующие вычисления и смог получить для ряда случаев длины волн тонкой структуры с огромной точностью. Примером результатов такого расчета может служить рис. 14, на котором схематически изображена тонкая структура синей линии X = 4686 А снектра гелия. [c.92]

Оказалось иначе. Более совершенная техника эксперимента позволила обнаружить в спектрах атомов и, в частности, в атомном спектре водорода так называемую тонкую структуру. Стало ясно, что ряд линий в атомных спектрах является фактически совокупностью двух или нескольких более тонких линий. Для объяснения тонкой структуры спектров Н. Бор, немецкий ученый А. Зоммерфельд и другие ввели в первоначальный вариант теории Бора ряд дополнений и изменений. Так, большинству дозволенных электронных орбит была приписана эллиптическая форма и для определения их положения в пространстве было введено дополнительно еще два квантовых числа. При этом, однако, теоретическое число возможных переходов электронов оказалось большим, чем фактическое число линий в спектрах. Тогда были введены так называемые правила запрета , т. е. правила, которые в соответствии с экспериментальными данными указывали на невозможность тех или иных переходов электронов. [c.14]

В течение десяти лет теория Бора применялась для объяснения спектральных явлений, главным образом Бором, а также Зоммерфельдом. Однако эта теория эклектична, поскольку в ней квантовые условия не появляются естественно, а вводятся для того, чтобы получить соответствие с экспериментом. Еще более серьезным недостатком этой теории является ее неспособность объяснить тонкую структуру спектральных линий атомов, отличных от атома водорода. [c.20]

Найденные таким путем уровни энергии (Ж-3) согласуются с наблюдаемыми для атома водорода и водородоподобных ионов. Далее Зоммер-фельд сумел объяснить тонкую структуру спектра водорода при введении релятивистских поправок к массе электрона. Но теперь мы знаем, что угловые моменты, приписанные этим уровням, были частично неверны и до некоторой степени успех теории Бора—Зоммерфельда был случайным. Тем не менее представле ше о квантованных орбитах очень полезно при интерпретации квантово-механических результатов. [c.163]

Повышение точности спектроскопических измерений дало возможность ноказать, что каждая линия серии Бальмера в действительности состоит из нескольких, по крайней мере двух, линий, длины волн которых, впрочем, различаются чрезвычайно мало (для Яа-линии разница составляет только приблизительно 0,05 к, т. е. менее <0,001% длины волны). Зоммерфельд показал, что теория Бора может в принципе сама объяснить тонкую структуру спектра. А именно, если учесть (допустив, что орбиты электронов являются эллипсами) зависимость массы электрона от его скорости, что следует из теории относительности, то для энергии атома получается уравнение, в которое входит и побочное квантовое число к. Поэтому энергетические уровни на рис. 21 расщепляются на подуровни. Хотя эти подуровни и лежат чрезвычайно близко один к другому, переходам Зз->2г, Зг- 2 , 31- 2г и т. д. [на основании уравнения (10)] отвечают теперь уже не одни и те же частоты, или длины волн. Однако теория Бора — Зоммерфельда не дает количественного объяснения наблюдаемым фактам. Особенно ясно недостаточность количественной стороны этой теории проявляется при попытках приложить ее к более тяжелым атомам. [c.102]

Зоммерфельд пытался этим изменением энергии объяснить так называемую тонкую структуру линий водорода и ионизованного гелия. Дело в том, что при наблюдении с помощью приборов высокой разрешающей силы можно обнаружить, что линии этих элементов состоят из нескольких тесно расположенных составляющих. В гл. II мы увидим, однако, что такое объяснение не вполне правильно и что причины, вызывающие тонкое строение линий водорода, не исчерпываются зависимостью массы от скорости. [c.35]

В гл. 1 мы указывали, что линии водорода обладают тонкой структурой каждая из линий состоит из нескольких очень тесно расположенных составляющих (на расстоянии сотых долей ангстрема для линий в видимой части спектра). Первая попытка объяснить эту тонкую структуру принадлежит Зоммерфельду ( 5), который, пользуясь моделью Бора, учитывал зависимость массы электрона от скорости в соответствии с принципом относительности. Теория Зоммерфельда хорошо объясняла число и относительное расположение составляющих тонкой структуры, но находилась в противоречии с фактами, относящимися к влиянию на структуру линий внешнего магнитного поля ( 65). [c.123]

Произведенное Зоммерфельдом уточнение модели вбдородного атома позволило объяснить тонкую структуру спектральных линий. [c.80]

Модель возможных электронных орбит атома водорода по Зоммерфельду показана на рис. И1-23. Отвечающие каждой из них энергетические уровни (подуровни) схематически сопоставле-пы на рис. 111-24, б с уровнями, соответствующими только круговым орбитам (а). Произведенное Зоммерфельдом уточнение модели водородного атома позволило объяснить тонкую структуру спект-ральных линий. [c.70]

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]

Естественно, что это достижение стимулировало другие работы, и в течение последующих нескольких лет были достигнуты крупные успехи в интерпретации тонких деталей спектра водорода, обусловленных релятивистскими эффектами (Зоммерфельд) и влиянием электрического поля на спектр водорода (Эпштейн, Шварцшильд). Кроме того, появилось много существенных исследований по обобщению модели и квантового принципа на другие, более сложные атомные и молекулярные структуры. Эти полукачественные исследования были весьма, успешны и дали мощный импульс к экспериментальному изучению и анализу атомных спектров. Теория использовала для изучения модели классическую механику. Требовалось определить так называемые многократно-периодические движения, из которых разрешенные движения определялись правилами квантования, представлявшими собой развитие постулатов Бора для момента количества движения для круговых орбит водорода. Мы не будем входить в детали работ этого направления читатель может обратиться к книге Зоммерфельда ), Строение атома и спектральные линии . [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология