На становление квантовой теории повлияли многие ученые: Д. Максвелл, М. Планк, А. Эйнштейн и другие. По словам Луи де Бройля, «революцию в физике» произвел, в том числе Нильс Бор.
5 апреля 1913 года датский физик-теоретик Нильс Бор завершил научную статью «О строении атомов и молекул» и в июле опубликовал ее в «Философском журнале». Статья стала одной из самых известных работ в научном сообществе и определила дальнейшее развитие науки в XX веке. Спустя девять лет после публикации своей работы Нильс Бор получил Нобелевскую премию по физике.
Есть свидетельства, что Бор работал под руководством Эрнеста Резерфорда в лаборатории в Манчестере, где познакомился с теорией о планетарном строении атома. Бор понимал неточность и несовершенство версии Резерфорда, поэтому поставил перед собой задачу ответить на вопрос устойчивости планетарных атомов и найти законы, которые подтверждали бы это. Доказательства Бор нашел в спектральных формулах атома водорода, которые сформулировал Иоганн Бальмер. Он увидел наличие природных электронных орбит, которые соответствовали ряду чисел в формуле. При переходе электронов с одной орбиты на другую, согласно представлениям Бора, уменьшается уровень атомной энергии и выпускается порция квантовой энергии или энергии фотона. И чем больше расстояние от ядра до начальной орбиты, тем ниже переходит электрон и тем выше энергия излученного кванта.
Боровская модель строения атома совместила в себе модель Эрнеста Резерфорда, который предполагал, что атом состоит из положительно заряженного ядра и электронов вокруг него, и гипотезу Макса Планка о квантовании энергии. Применение теории квантов Макса Планка считают главным достижением. Этим он впервые объяснил распределение спектральных линий в спектре водорода и в целом строение водородного атома.
Также в работе Бор утверждает, что атом может пребывать в стационарном состоянии и не излучать энергию. Однако при смене состояний происходит энергетическое излучение, равное разнице между энергиями состояний. Явление объясняется тем, что при равномерном движении тела по окружности механическая работа равна нулю. И это говорит о том, что частота излучаемого света никак не связана с частотой вращения электрона вокруг ядра.
Несмотря на противоречия, которые Резерфорд увидел в этой теории, она успешно вошла в научный мир. Этому способствовали формулы, которые предложил Бор. По ним можно было теоретически вычислить диаметр атома водорода, частоту обращения электрона по основной орбите, значение постоянной Ридберга, от которой зависела частота в спектре атомов водорода, и среднее значение кинетической энергии электрона за одно полное обращение. Кроме того, Нильс Бор рассчитал спектр однократно ионизированного атома гелия. Это помогло подтвердить, что у атома есть стационарные энергетические состояния.
Теория Бора легла в основу понимания переходов между энергетическими уровнями атомов и дала знания о наличии спектра у всех атомов и молекул. Высоко оценил теорию А. Эйнштейн: «Все мои попытки приспособить теоретические основы физики к этим результатам [то есть следствиям закона Планка для излучения черного тела] потерпели полную неудачу. Это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточным, чтобы позволить Бору — человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем — найти главные законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии. Это мне кажется чудом и теперь. Это наивысшая музыкальность в области мысли».
Материал подготовлен на основе открытых источников.
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Обозрение "Terra & Comp".
