Микромир – мир атомов и элементарных частиц

В 1900 г. М. Планк сформулировал гипотезу квантов энергии: излучение или поглощение энергии электромагнитных волн атомами вещества происходит не непрерывно, а определенными неделимыми порциями – квантами.

Становление представлений об атоме

Античный период
Атомистика, или учение об атомах, – одна из древнейших областей познания мира – возникла в античные времена.
«атом» означает «неделимый»

Демокрит (около 460–370 гг. до н. э.).
1. Из ничего ничто произойти не может; ничто существующее не может быть уничтожено, и всякое изменение состоит лишь в соединении и разделении.
2. Нет случайности, а всему есть причина и необходимость.
3. Атомы, бесконечные по числу и по форме, своим движением, столкновением и возникающим оттого круговращением образуют видимый мир.
4. Различие предметов зависит только от различия числа, формы и порядка атомов, из которых они образованы.

XVIII-XIX века
Дж. Дальтон
Английский ученый приписал атому количественную «мерку»
– относительный вес.

Но по-прежнему оставался неразрешимым сакраментальный вопрос: что же представляет собой атом?

Менделеев:
1. Химические атомы каждого элемента неизменны.
2. Видов атомов столько, сколько есть химических элементов (на 1892 г. – около 70).
3. Все атомы данного элемента одинаковы.
4. Атомы имеют вес – несомненно различие (относительного) веса атомов различных элементов.

ХХ век
Модель атома Томсона
Первую модель атома в 1903 г. предложил Джозеф Джон Томсон (1856 – 1940), создав ее вскоре после открытия им же в 1895 – 1897 гг. электрона.

Д.Томсон. английский физик, один из создателей учения о радиоактивности и строении атома, основатель научной школы, Открыл (1899) альфа- и бета-лучи и установил их природу.

2. Модель атома Резерфорда
Резерфорд построил планетарную модель атома.

Резерфорд Эрнст (1871-1937), английский физик, один из создателей учения о радиоактивности и строении атома, основатель научной школы, иностранный член-корреспондент РАН (1922) и почетный член АН СССР (1925)

Главный недостаток модели Резерфорда:
НЕСТАБИЛЬНОСТЬ!
ē должен упасть через 10-10 с
и непрерывно излучать

Модель атома Бора
1913 г. датский физик
Нильс Хенрик Давид Бор.
Модель Бора опиралась на квантовую гипотезу.

Бор, Нильс Хенрик Давид (1885-1962),датский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1922, присужденной за создание квантовой теории строения атома.

Постулаты Бора:
1. Атом может существовать в стационарном состоянии, не испуская и не поглощая электромагнитного излучения (электроны движутся по определенным устойчивым орбитам),
2. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое, он излучает или поглощает порцию Е

Атом – наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ.
Атом – электронейтрален

атомное ядро (размер 10-12 см) состоит из протонов и нейтронов, вся масса атома сосредоточена в ядре.

число электронов соответствует порядковому номеру химического элемента в периодической системе и числу протонов в ядре

электроны наружного слоя (валентные) менее прочно связанны с ядром и могут отрываться от атома и присоединяться к другим атомам, образуя катионы и анионы

В начале 20 в. в науке складывается представление о противопоставлении 2-х видов материи - вещества и поля:

корпускулярная концепция - материя состоит из частиц (атомов),
в т.ч. свет – поток корпускул

континуальная концепция - материя – непрерывное электромагнитное поле

корпускулярно-волновой дуализм – универсальное свойство природы, когда всем микрообъектам присущи одновременно и корпускулярные, и волновые характеристики

особенностей поведения микрочастиц:
корпускулярно-волновая природа
взаимопревращаемость частиц и переход вещества в излучение

3. местоположение и импульс частицы можно предсказать только с определенной вероятностью.
4. точное измерение возможно только при потоке частиц.