ГЛАВА 36. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Смысл массового числа мы обсудим позже, а сейчас рассмотрим несколько примеров определения структуры атомов в планетарной модели.

Пример 36.1. Сколько электронов входит в состав атома: кислорода, железа, золота? Каков заряд ядра этих атомов?

Решение. Кислород, железо и золото занимают соответственно восьмое, двадцать шестое и семьдесят девятое место в таблице Менделеева. Поэтому заряд их ядра в единицах элементарного заряда равен: кислород — +8e, железо — +26e, золото — +79e (e — элементарный заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона, но положительный). Точно таким же по величине (но отрицательным) должен быть суммарный заряд всех электронов в этих атомах. Поэтому в их состав входят соответственно 8, 26 и 79 электронов.

Однако планетарная модель атома также натолкнулась на принципиальные трудности. Согласно классической электродинамике, заряженная частица, движущаяся с ускорением, непрерывно излучает электромагнитные волны. Поэтому электроны, которые движутся вокруг ядра и, следовательно, имеют ускорение, должны были бы непрерывно терять энергию на излучение. Как показывают расчеты, за время 10⁻¹¹ с электроны должны были бы потерять свою энергию и упасть на ядро. При этом в процессе падения на ядро электрон (в соответствии с классической электродинамикой) должен был бы излучать свет непрерывно изменяющейся частоты, и потому спектр излучаемого атомом света должен быть сплошным. Но это противоречит опыту. Спектр излучения атомов каждого элемента состоит из определенных спектральных линий.

Противоречия модели Резерфорда оказалось возможным разрешить, лишь отказавшись от ряда привычных представлений классической физики. Важнейший шаг в построении теории атома был сделан выдающимся датским физиком Н. Бором (1913). В основу своей теории атома Бор положил два постулата, которые противоречили классической физике¹. Эти постулаты (которые сейчас называются постулатами Бора) могут быть сформулированы следующим образом.

¹ Достаточно распространенный принцип построения физических теорий: если какой-то проблеме или явлению не находится объяснений, их принимают как данность и изучают их следствия в надежде, что когда-нибудь поймут и причину. Очень часто понять причину так и не удается, в этом случае первоначальную проблему или явление объявляют законом природы — постулатом.