Номер 1, страница 219 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. В чем заключается трудность теории Бора?

1. В чем заключается трудность теории Бора?

Теория атома Бора, предложенная в 1913 году, была огромным шагом вперед, поскольку она впервые смогла объяснить линейчатый спектр атома водорода. Однако она не была полноценной и последовательной физической теорией и столкнулась с рядом фундаментальных трудностей и ограничений, которые в конечном итоге привели к ее замене на квантовую механику.

Первая и главная трудность — внутренняя противоречивость. Теория Бора является эклектичной, то есть она представляет собой смесь положений классической физики и новых квантовых постулатов, которые логически несовместимы. Например, движение электрона по круговой орбите описывается законами классической механики, но при этом постулируется, что, находясь на "стационарной" орбите, он не излучает электромагнитные волны. Это прямо нарушает законы классической электродинамики, согласно которым любой ускоренно движущийся заряд должен излучать энергию. Правило квантования момента импульса ($L = n\hbar$, где $\text{n}$ — целое число, а $\hbar$ — редуцированная постоянная Планка) было введено искусственно (ad hoc), а не выведено из более общих принципов.

Вторая трудность — ограниченная применимость. Теория Бора дает количественно точные результаты только для атома водорода и водородоподобных ионов (систем с одним ядром и одним электроном, таких как $He^+$, $Li^{2+}$). Она совершенно не работает для многоэлектронных атомов, начиная уже с гелия. Теория не содержит механизма для учета сложного электростатического взаимодействия между электронами, поэтому она неспособна рассчитать энергетические уровни и спектры более сложных атомов.

Третья трудность — неспособность объяснить детали спектров. Модель Бора позволяет вычислить частоты спектральных линий, но не может предсказать их относительную интенсивность (яркость). Она не дает информации о вероятности переходов между различными энергетическими уровнями. Кроме того, теория не смогла объяснить тонкую структуру — расщепление спектральных линий на несколько близко расположенных компонент, которое наблюдается в экспериментах с высоким разрешением.

Четвертая трудность — необъяснимость явлений во внешних полях и природы химической связи. Теория давала лишь качественное и не всегда верное описание расщепления спектральных линий во внешних магнитных (эффект Зеемана) и электрических (эффект Штарка) полях. В частности, она была бессильна объяснить аномальный эффект Зеемана, для которого необходимо понятие спина электрона, отсутствующее в модели. Также модель плоского атома с электронами на фиксированных орбитах не предоставляла основы для понимания природы химической связи и образования молекул.

Пятая и самая фундаментальная трудность — принципиально неверное представление о движении электрона. Сама концепция электрона, движущегося по четко определенной траектории (орбите), противоречит принципу неопределенности Гейзенберга, который является одним из краеугольных камней квантовой механики. Согласно современным представлениям, невозможно одновременно точно знать положение и импульс электрона, и его состояние в атоме описывается не траекторией, а волновой функцией (орбиталью), задающей распределение вероятности его нахождения в пространстве.

Ответ: Основные трудности теории Бора заключаются в ее внутренней противоречивости (смешение несовместимых классических и квантовых представлений), неспособности описать атомы сложнее водорода, объяснить интенсивность и тонкую структуру спектральных линий, а также в принципиально неверной модели движения электрона по определенным орбитам, что противоречит фундаментальным основам современной квантовой механики.