Номер 1, страница 176 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 49. Теория атома водорода. Глава 6. Квантовая теория электромагнитного излучения и вещества - номер 1, страница 176.

В О П Р О С Ы

1. Сформулируйте первый постулат Бора.

Сформулируйте первый постулат Бора.

Первый постулат Бора, также известный как постулат о стационарных состояниях, утверждает, что атомная система (например, атом) может длительное время существовать только в особых стационарных (или квантовых) состояниях. Каждому такому состоянию соответствует определённая энергия, и находясь в этом состоянии, атом не излучает электромагнитные волны.

Этот постулат был революционным, поскольку он противоречил законам классической электродинамики. Согласно классической теории, электрон, вращающийся вокруг ядра, движется с ускорением. Ускоренно движущийся заряд должен непрерывно излучать энергию в виде электромагнитных волн. Потеряв энергию, электрон должен был бы приблизиться к ядру и в конечном итоге упасть на него по спирали. Это означало бы, что атомы нестабильны, что противоречит наблюдаемой реальности.

Бор предположил, что для электронов в атоме существуют «разрешённые» орбиты, двигаясь по которым они, вопреки классическим законам, не теряют энергию. Эти состояния и называются стационарными. Энергия атома в этих состояниях ($E_1, E_2, E_3, \ldots$) принимает не любые, а строго определённые, дискретные значения.

Для водородоподобного атома условие, определяющее радиусы этих стационарных орбит (правило квантования Бора), заключается в том, что момент импульса электрона $L$ должен быть равен целому числу, умноженному на редуцированную постоянную Планка $\hbar$ (произносится «аш с чертой»):

$L_n = m_e v_n r_n = n \hbar$, где $n = 1, 2, 3, \dots$

В этой формуле: $m_e$ — масса электрона, $v_n$ — скорость электрона на $n$-й стационарной орбите, $r_n$ — радиус $n$-й стационарной орбиты, $n$ — целое число, называемое главным квантовым числом, и $\hbar = \frac{h}{2\pi}$ — редуцированная постоянная Планка, где $h$ — постоянная Планка.

Таким образом, первый постулат Бора вводит фундаментальное понятие квантования: физические величины, характеризующие состояние атомной системы (в частности, её энергия и момент импульса), могут принимать только определённый набор дискретных значений.

Ответ: Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) гласит, что в атоме существуют особые стационарные состояния, каждому из которых соответствует определённое значение энергии. Находясь в этих стационарных состояниях, атом не излучает энергию.