Постулати Бора

Нільс Бор - знаменитий датський вчений, вперше довів несумісність класичних законів фізики і атомів. У зв`язку з цим ввів два допущення, відомі нині, як квантові постулати Бора. Вони спираються на модель атома, колись запропоновану Е. Резерфордом, згідно з якою він (атом) має будову, подібне будовою Всесвіту: електрони атома знаходяться в безперервному русі навколо нерухомої частинки - ядра. Перший час подібна модель вважалася ідеальною і повністю описує і пояснює всі досліди, пов`язані з атомом. Проте пізніше стало ясно, що відповісти на питання про факт існування атома і його стійкості дана модель не в змозі.

Згідно планетарної моделі, рух електронів навколо нерухомого ядра має неодмінно супроводжуватися випромінюванням електромагнітних хвиль, частота якого дорівнює частоті обертання негативно заряджених елементів навколо центру. Як результат - енергія електрона повинна постійно зменшуватися, що, в свою чергу, веде до його більшого тяжінню до ядра. Однак, як показують досліди, такого не відбувається. Атом взагалі є стійкою системою, здатною існувати тривалий період без впливу впливу ззовні. Випромінювання атома можна назвати дискретним, тобто переривчастим, що, природно, вказує на факт періодичності вивчення, а не його сталості. Інакше кажучи, вчені прийшли до висновку про те, що застосування класичних законів фізики для пояснення існування електронів неможливо.

Лише в 1913 році введені Бором припущення дозволили пояснити на прикладі атома водню принципи випромінювання енергії електронами.

Висновки, зроблені Бором, були емпірично підтверджені багатьма вченими того часу. На основі його припущень була створена ціла теорія, що стала згодом окремим випадком квантової механіки. Постулати Бора виглядають наступним чином:

1. Атомна система випромінює енергію, умовно названу En, тільки перебуваючи в квантових станах. В іншому випадку (при знаходженні атома в стаціонарному стані), енергія не виділяється.

У даному випадку під стаціонарним станом розуміється рух електронів по певних орбітах. Незважаючи на фактичну наявність прискореного руху, електромагнітні хвилі не випромінюється, атом володіє лише квантовим значенням енергії.

2. Другий постулат, найчастіше відомий як правило частот, свідчить про те, що перехід атома з одного стану в інший (як правило, зі стаціонарного в квантове) супроводжується виділенням або поглинанням енергії. Цей процес здійснюється невеликими порціями - квантами. Їх значення відповідає різниці енергії станів, між якими власне відбувається перехід. Другий постулат дозволяє обчислити за відомими експериментальними значеннями енергій стаціонарних станів частоти випромінювання атома водню.

Постулати Бора застосовні для пояснення поглинання і випромінювання світла часткою водню. Власне, саме таким чином підтверджував колись свої висновки сам Бор. Постулати Бора дозволили сучасним ученим побудувати теорію спектра водню. Примітно, що побудова кількісної теорії спектра наступного за ним елемента - гелію - виявилося практично нездійсненним.

Тим не менш, постулати Бора - фізика, який поклав міцний цеглину у фундамент квантової теорії, донині є найважливішими спостереженнями і висновками. Зокрема, вдалося побудувати теорію поглинання і випромінювання світла, що зробити на основі даних лише класичної фізики нереально.

Постулати Бора дозволили вдихнути нове життя в класичну механіку. Донині вони залишаються незаперечними в рамках квантової механіки.