Думаю, я смело могу сказать,
что квантовой механики никто не понимает.
Ричард Фейнман!
Сказать, что эта чёртова квантовая механика началась с... было бы неправильно. Потому как вся эта непонятка копилась годами и только потом прорвалось... И учёные дядьки забегали, засуетились и? И, родили... Ну, да, — головную боль! А, что же Фейнман? Прикалывается, что ли? Думаю, что нет. Потому как?.. Если Вы уважаемые читатели считаете меня чем-то из ряда... Вы глубоко ошибаетесь! Я такой же как все, только более вникаю в суть (как следователь) но не более того. Мало того пытаюсь любопытным на пальцах рассказать о пока ещё неизвестном Вам! Ведь многое из написанного в Мини-лекциях сам узнал впервые, в том числе и про квантовые заморочки! :-)))
А, начнём ка мы с Вами со строения атома. Да, я тоже слышал от древних греков (шоб им было пусто!), что АТОМ означает неделимый. В смысле кирпич, он и в Африке кирпич. Вот из таких мол кирпичей и весь мир и состоит. Вот только благодаря американским сволочам, кровавым подонкам японцы узнали, что атом очень даже делимый!
С открытием электрона и прочих электрических штучек по представлению Дж. Томсона атом выглядел так как на рис.1. Некий шар положительно заряженный с вкраплёнными в него электронами. За кордоном такой атом шутливо называли пудинг-модель (пудинг, а внутри изюменки), но? Оказалось, что не всё так просто?!
Для того, чтобы понять насколько не просто и модель верна, некто, дядька Резерфорд провёл исследование с помощью бомбардировки атома альфа-частицами. Альфа-частицы образуются во время распада атома некоторых тяжёлых элементов, в частности радия (Ra). Вот на рис.8 и показан опыт в результате которого и было обнаружено, что при распада радия излучение пропущенное через магнитное поле реагирует как на рисунке. Излучения отклонялись в противоположные друг другу стороны. Составляющие получили название как: альфа-частицы, гамма-частицы и бета-частицы. Позже выяснилось, что бета-частицы это электроны, гамма-частицы — фотоны коротковолнового электромагнитного излучения (гамма-излучения). А, вот альфа-частицы оказались более интересными особами! По всем признакам это ядра гелия с массой, грубо в 8000 раз больше массы электрона. Альфа-частицы к тому же имеют положительный заряд в 2 раза более элементарного. Скорость альфа-частицы во время излучения распада радия в 15 раз меньше скорости света. Уже после этого бесхитростного опыта дядьки поняли, что шибко неделимый атом, штучка ещё та?! В смысле, если содержит как положительно, так и отрицательные составляющие! С этого всё и началось: массы, размеры, ядра...
И вот, имея оружие массового поражения такое как альфа-частицы, тот же дядька Резерфорд провёл опыт, что Вы и видите на рис.4. Ну, чтобы разобраться с Томсоном по понятиям. Проверить его пудинговую модель. Из источника альфа-частиц [1] через узкое отверстие движется поток альфа-частиц направленных на тонкую фольгу из золота (меди) [2]. Прошедшая через фольгу группа частиц ударяется в полупрозрачный экран [3], покрытый сульфидом цинка. Кстати, СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ экран, от слова СЦИНТИЛЛЯТОРЫ и латинского scintillatio «сверкание», — химические вещества или их растворы, в которых под воздействием ионизирующих излучений возникают световые вспышки. В нашем случае, — сульфид цинка. Попадание альфа-частицы в экран вызывает световую вспышку, что и наблюдается в микроскоп [4]. Из опыта получалось, что альфа-частицы отклонялись в разные стороны от чего-то более серьёзного чем электрон?! В последствие Резерфорд модифицировал опыт, заменив плоский экран в виде полуокружности (ломанной полосы экрана) рис.5. Каково же было удивление экспериментаторов когда вспышки наблюдались и с направлений под гораздо большим углом (близким к 180°) чем на рис.4. Картина результата нового опыта схематично показана на рис.6. Получается, что тестообразная модель Томсона неверна! А, в середине атома существует нечто, имеющее не только массу, но и положительный заряд и названа в дальнейшем ядром атома!
И вдруг, не мудрствуя лукаво, Резерфорд предложил свою модель, планетарную рис.2. Ту, самую на которую мы и таращимся до сих пор, хотя? Да она на рисунке чисто символическая и для расчётов толку с неё ну никакого. Ближе к нам двумерная и то не очень. Так, что же предлагал дядька? Мол в атоме всё как во вселенной: ядро — солнце, электроны — планеты! Чего мол там огород городить, всё мол и так ясно?! Стало быть электроны крутятся вокруг ядра. Это с какого же перепугу??? И куда крутятся? Почему туда, а не обратно? На чьи деньги крутятся? И вообще за счёт чего? Да и что из себя представляет электрон? То, что изображают в виде шарика?.. А, кто его видел живьём? Вы видели? Я тоже нет! Так какого нам лапшу вешают до сих пор? В предыдущей Мини-лекции, я как лох деревенский допустил, что существует как плюс-бесконечность (телескоп), так и минус-бесконечность (микроскоп). И если я прав, то электрон сам состоит из частиц пока ещё неизвестных нам? И то, что (забегая вперёд) талдычат про вероятность нахождения неуловимого электрона и есть то, что на самом деле и называем электроном. Да, я понимаю логику Резерфорда, деваться же ему было некуда? Как и в случае самовозгорания человека. Значит сам не мог, это преступление было. А раз преступление должен быть и преступник?! По другому никак?! Но воз и ныне там! Раз электрон не упал тысячелетиями на ядро, значит он крутится (как МКС) иначе что ж такое, как же так??? По моей же теории здесь заложен принцип колеса (имею я право на свою теорию или где?), обычного (телега, велосипед и тд.). Ось — ядро, обод — электрон, спицы — кулоновская сила притяжения. Всё держится на равновесии. Стало быть должна симметрия той формы (которую никто не видел) относительно ядра иначе электрон гавкнется об ядро! Но, это пока одни ля-ля?! Только в будущих разборках не принимайте всё это за истину, мол батько казал шо крутится так и е?! Ведь тема наша любимая, КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА! Все говорят, что всё сходится по Планку, но никто не понимает почему??? :-)))
Воспринимайте всё, хотя бы на данном этапе, как историю родов этой чёртовой механики... О которой много говорят и никто толком не понимает. А с другой стороны всё это как и в истории с изобретением транзистора. Долго существовало мнение, что принцип его работы понимают в мире 1-2 человека и то неуверенно?! А, подишь ты, скажи сейчас про такое... :-))) Всему, своё время!!! Это как про чудеса (НЛО, видения, полтергейст)! А, как только познаем их природу всё станет банально, до мелочей! Так и с механикой... Пришлось мне перелопатить кучу книг, прежде чем... Все авторы пишут одно и тоже, повторяя как заклинание и? И никто не задаётся вопросом почему??? И это учебники и всякие пособия... Вникнитесь (это Вам на будущее!) в «Ультрафиолетовую катастрофу» и Вы упрётесь в стену железобетонную! Батько (Планк) казав шо так должно быти, а почему, смолчав...
Так, что же так обеспокоило не только меня, но и других? А, то... Если электрон уподобить как планету, которая движется с ускорением вокруг солнца, то? То она со временем сблизится с солнцем и всё, — конец света. Аналогично, Луна рано или поздно столкнётся с Землёй. По аналогии электрона с планетой он двигаясь по орбите столкнётся с ядром... Но по всем законам электродинамики должно происходить излучение электромагнитных колебаний рис.3, но это не происходит? Значит?! А, ничего ещё не значит, пока?! Пока это ещё загадка для нас с Вами?! По моей теории электрон никуда не вертится а, представляет собой сферу вокруг ядра. Устойчивость «орбиты» в её жёсткости имеющей размазанный отрицательный заряд. Вполне возможно «орбита» состоит из более мелких частей, вспомните про неделимый атом и минус бесконечность... А, вероятностное «облако» и есть всего лишь сам электрон. Вы видели как выглядит электрон? Я тоже нет! В смысле разговор непонятно о чём?! Отложим все эти ля-ля на будущее...
Забудьте про всё сказанное, хотя бы на время?.. Атом, ядра, электроны... А, в чём базар? Просто вернёмся в прошлое и?
Согласно модели атома, предложенной Резерфордом, каждый электрон в атоме движется вокруг ядра по замкнутой криволинейной траектории, т. е. имеет отличное от нуля ускорение. При движении заряда с ускорением он, согласно классическим законам электромагнетизма, должен излучать электромагнитную волну, непрерывно уносящую энергию. Поэтому в теряющем энергию атоме электрон должен был бы со временем упасть на ядро рис.3. В результате атом прекратил бы существование. Однако экспериментально установлено, что в обычном состоянии большинство атомов не ИЗЛУЧАЮТ и существуют сколь угодно долго. Атомы излучают электромагнитные волны только при ОПРЕДЕЛЁННЫХ условиях, не прекращая при этом своего существования. Почему же атомы в обычном состоянии не излучают? Ответ на этот вопрос дал в 1913 г. датский физик Нильс Бор (1885- 1962). Он выдвинул предположение, что электроны, движущиеся вокруг ядра по определённым «орбитам», не излучают. Такие орбиты Бор назвал стационарными. Все свои мысли дядька Бор (который изобрёл борную кислоту для тараканов! :-))) изложил в виде постулатов Бора. Напоминаю, что ПОСТУЛАТ (от латинского postulatum «требование») — положение, принимаемое без ДОКАЗАТЕЛЬСТВА. Итак постулаты!
1. Атом может длительное время находиться только в определенных, так называемых стационарных состояниях, которые характеризуются дискретными значениями энергии E1, E2, E3, ... В этих состояниях, ВОПРЕКИ классической электродинамике, атом НЕ ИЗЛУЧАЕТ. Надо же каков мерзавец?!!
2. При переходе атома из стационарного состояния с большей энергией E2 в стационарное состояние с меньшей энергией E1 происходит излучение кванта света (фотона) с энергией hv: hv = E2 – E1. (a) Такое же соотношение выполняется и в случае поглощения, когда падающий фотон переводит атом с низшего энергетического уровня E1 на более высокий E2, а сам исчезает. Соотношение (a) называют правилом частот Бора. Заметим, что переходы атома на более высокие энергетические уровни могут быть обусловлены и СТОЛКНОВЕНИЕМ с другими атомами. Таким образом, атом переходит из одного стационарного состояния в другое скачками (их называют квантовыми). Что происходит с атомом в процессе перехода — этот вопрос в теории Бора остается открытым. А, для меня ещё и скромное молчание о вращении электрона вокруг ядра???
Остановимся на Боровских утверждениях. Вот на рис.9, та самая модель атома водорода Резерфорда-Бора. А, к ней правила поведения электронов в разных ситуациях. Размытые окружности, те самые стационарные орбиты. Буковка n — главное квантовое число, а радиусы орбит пропорциональны квадрату того самого n! И главное, дискретные и собственно отсюда и вытанцовываются остальные параметры. Так исходя из формулы рис.7a hv = E2 – E1. частота излучения (поглощения) равна по формуле рис.7b. где h - постоянная Планка. Но все эти выкладки красиво выглядевшие при модели атома водорода стали давать сбой в отношении других атомов более сложных... А при взаимодействии атомов друг с другом тем более. При всём Боровская идея хотя и отчасти была полезна. Но об этом в следующих Мини-лекциях.