Спектр водорода.

Для одноэлектронного атома ( с одним электроном на внешней оболочке, например, атома водорода) значения энергий атома в устойчивых состояниях могут быть определены с помощью формулы

где  Дж - постоянная Ридберга,  - заряд атомного ядра,  - так называемое главное квантовое число, которое и характеризует полную энергию электрона в поле ядра с зарядом  ,  - заряд электрона.

Из этой формулы можно определить частоты излучения атома (частоты соответствующих спектральных линий) . Так для атома водорода.

Если варьировать значения квантовых чисел  и  , то можно получить спектральные серии водорода:

серия Лаймана,

серия Бальмера.

серия Ритца-Пашена,

серия Брэккета и т.д.

Название этих серий соответствует именам ученых, экспериментально установивших эти закономерности в спектре атома водорода.

Постулаты Бора.

Первый постулат Бора

В атоме существуют некоторые стационарные состояния, не изменяющиеся во времени без внешних воздействий. В этих состояниях атом не излучает электромагнитных волн.

Второй постулат Бора

При переходе атома из одного стационарного состояния в другое им испускается или поглощается один квант энергии.

Третий постулат Бора

В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные значения момента импульса.

26. Формулы де Бройля.

Волновые свойства частиц.

Волновые свойства частиц. Корпускулярно-волновой дуализм материи.

Установление корпускулярно-волнового дуализма в оптических явлениях имело очень большое значение для дальнейшего развития физики. Впервые была выявлена двойственная - корпускулярно-волновая - природа физического объекта - электромагнитного излучения. Естественно было ожидать, что подобная двойственность может не ограничиваться только оптическими явлениями.

В 1924 г французский физик Луи де Бройль выдвинул смелую гипотезу, согласно которой корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер. Согласно гипотезе де Бройля каждая материальная частица обладает волновыми свойствами, причем соотношения, связывающие волновые и корпускулярные характеристики частицы остаются такими же, как и в случае электромагнитного излучения

27. Соотношение неопределенностей.

Соотношение неопределённостей Гейзенберга. Первое. Соотношение неопределённостей – это показатель предела точности измерений, которые осуществимы в природе, но свойства самих частиц не зависят от этого. Второе. Главный смысл соотношения неопределённости (или уточнённый принцип неопределённости) - ни она частица не может остановиться, то есть перестать изменять своё расположение (или пространственные координаты) относительно других объектов. В отношении энергии это означает, что ни одно состояние физического объекта не может сохраняться неизменным в течение любого предельно малого промежутка времени. Изменение состояния (координат, энергии, информационного влияния на другие объекты и системы) происходят постоянно. Изменяется и скорость таких изменений.

28. Спонтанные и вынужденные излучения.

Принцип действия лазера. Применения лазеров.

Спонтанные и вынужденные излучения.

Процесс излучения электромагнитной волны атомом может быть двух типов: спонтанным и вынужденным. При спонтанном излучении атом переходит с верхнего энергетического уровня на нижний самопроизвольно, без внешних воздействий на атом.

Излучение может возникать также и в том случае, если на возбужденный атом действует электромагнитная волна с частотой ν, удовлетворяющей соотношению hν=Em- En, где Em, и En -энергии квантовых состояний атома (частота ν при этом называется резонансной). Возникающее при этом излучение является вынужденным. В каждом акте вынужденного излучения участвуют два фотона. Один из них, распространяясь от внешнего источника (внешним источником для рассматриваемого атома может являться и соседний атом), воздействует на атом, в результате чего испускается фотон. Оба фотона имеют одинаковое направление распространения и поляризации, а также одинаковые частоты и фазы. То есть вынужденное излучение всегда когерентно с вынуждающим. Атомы не только испускают, но и поглощают фотоны с резонансными частотами. При поглощении фотона атомы возбуждаются. Поглощение фотона всегда является вынужденным процессом, происходящим под действием внешней электромагнит­ной волны.

Принцип действия лазера. Применения лазеров.

Ла́зер (англ. laser, акроним от англ. light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света посредством вынужденного излучения), опти́ческий ква́нтовый генера́тор — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.