Данийн эрдэмтэн Нильс Борын бүтээсэн загвар гарч ирэх хүртэл удаан хугацааны турш атомын бүтэц физикчдийн дунд маргаантай сэдэв байсаар ирсэн. Тэрээр субатомын бөөмсийн хөдөлгөөнийг тайлбарлахыг оролдсон анхны хүн биш боловч түүний хөгжүүлэлт нь аль нэг үед энгийн бөөмийн байршлыг урьдчилан таамаглах чадвартай тууштай онолыг бий болгох боломжийг олгосон юм.
Амьдралын зам
Ниэлс Бор 1885 оны 10-р сарын 7-нд Копенгаген хотод төрж, 1962 оны 11-р сарын 18-нд тэнд нас баржээ. Түүнийг хамгийн агуу физикчдийн нэг гэж үздэг бөгөөд энэ нь устөрөгчтэй төстэй атомуудын тууштай загварыг бүтээж чадсан нь гайхах зүйл биш юм. Домогт өгүүлснээр тэрээр зүүдэндээ гариг шиг зүйл тодорхой гэрэлтдэг ховордсон төвийн эргэн тойронд хэрхэн эргэлдэж байгааг харсан. Энэ систем дараа нь бичил харуурын хэмжээ болтлоо эрс багассан.
Түүнээс хойш Бор мөрөөдлөө томьёо болон хүснэгт болгон хөрвүүлэх арга замыг шаргуу эрэлхийлсээр ирсэн. Физикийн орчин үеийн уран зохиолыг сайтар судалж, лабораторид туршилт хийж, сэтгэн бодох замаар тэрээр зорилгодоо хүрч чадсан.зорилго. Төрөлхийн ичимхий зан нь хүртэл үр дүнг нийтлэхэд саад болоогүй: тэр олон үзэгчдийн өмнө үг хэлэхээс ичиж, эргэлзэж эхэлсэн бөгөөд үзэгчид эрдэмтний тайлбараас юу ч ойлгосонгүй.
Өмнөх бодис
Бороос өмнө эрдэмтэд сонгодог физикийн постулатын үндсэн дээр атомын загварыг бүтээхийг оролдсон. Хамгийн амжилттай оролдлого нь Эрнест Рутерфордынх байв. Олон тооны туршилтуудын үр дүнд тэрээр тойрог замд электронууд хөдөлдөг асар том атомын цөм байдаг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Графикийн хувьд ийм загвар нь нарны аймгийн бүтэцтэй төстэй байсан тул түүний ард гаригийн нэрийг бэхжүүлсэн.
Гэхдээ энэ нь мэдэгдэхүйц сул талтай байсан: Рутерфордын тэгшитгэлд тохирох атом тогтворгүй болсон. Эрт орой хэзээ нэгэн цагт цөмийн эргэн тойрон дахь тойрог замд хурдатгалтайгаар хөдөлж буй электронууд цөм дээр унах ёстой бөгөөд тэдний энерги нь цахилгаан соронзон цацрагт зарцуулагдах болно. Борын хувьд Рутерфордын загвар нь өөрийн онолыг бий болгох эхлэлийн цэг болсон.
Борын анхны постулат
Борын гол шинэлэг зүйл бол атомын онолыг бүтээхэд Ньютоны сонгодог физикийг ашиглахаас татгалзсан явдал байв. Лабораторид олж авсан өгөгдлүүдийг судалж үзээд тэрээр долгионы цацраггүй жигд хурдассан хөдөлгөөн гэх мэт электродинамикийн ийм чухал хууль энгийн бөөмсийн ертөнцөд үйлчилдэггүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ.
Түүний эргэцүүллийн үр дүнд ийм хууль гарчээ: атомын систем нь байж болох хөдөлгөөнгүй аль нэгэнд байгаа тохиолдолд л тогтвортой байдаг.(квант) төлөвүүд, тус бүр нь тодорхой энергитэй тохирч байна. Квантын төлөв байдлын постулат гэж нэрлэгддэг энэхүү хуулийн утга нь атом ийм төлөвт байх үед цахилгаан соронзон цацраг байхгүй гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх явдал юм. Мөн эхний постулатын үр дагавар нь атом дахь энергийн түвшин байгааг хүлээн зөвшөөрөх явдал юм.
Давтамжийн дүрэм
Гэсэн хэдий ч тогтвортой байдал нь харилцан үйлчлэлийг үгүйсгэдэг тул атом нь үргэлж ижил квант төлөвт байж чадахгүй нь ойлгомжтой байсан бөгөөд энэ нь түүнд орчлон ертөнц ч, хөдөлгөөн ч байхгүй болно гэсэн үг юм. Илэрхий зөрчилдөөнийг давтамжийн дүрэм гэж нэрлэгддэг Борын атомын бүтцийн загварын хоёр дахь постулатаар шийдсэн. Атом нь нэг квант төлөвөөс нөгөөд шилжих чадвартай бөгөөд энерги нь хөдөлгөөнгүй төлөвүүдийн энергийн зөрүүтэй тэнцүү квант ялгаруулж эсвэл шингээж авдаг.
Хоёр дахь постулат нь мөн сонгодог электродинамиктай зөрчилдөж байна. Максвеллийн онолоор бол электроны хөдөлгөөний мөн чанар нь түүний цацрагийн давтамжид нөлөөлж чадахгүй.
Атомын спектр
Борын квант загварыг атомын спектрийг сайтар судалснаар боломжтой болсон. Удаан хугацааны турш эрдэмтэд селестиел биетүүдийн спектрийг судалснаар хүлээгдэж буй тасралтгүй өнгөний бүсийн оронд атомын спектрограмм тасалдсан гэж ичиж байсан. Хурц өнгийн зураасууд бие бие рүүгээ урсаагүй, харин гайхалтай харанхуй хэсгүүдээр тусгаарлагдсан.
Нэг квант төлөвөөс электрон шилжилтийн онолөөр нэг нь энэ хачирхалтай байдлыг тайлбарлав. Электрон нэг энергийн түвшнээс нөгөөд шилжихэд бага энерги шаардагддаг бол квант ялгаруулж, спектрограммд тусгагдсан. Борын онол устөрөгч зэрэг энгийн атомуудын спектрийн цаашдын өөрчлөлтийг урьдчилан таамаглах чадварыг тэр даруй харуулсан.
Алдаа
Борын онол сонгодог физикээс бүр мөсөн салаагүй. Тэрээр цөмийн цахилгаан соронзон орон дахь электронуудын тойрог замын хөдөлгөөний талаархи санаагаа хадгалсаар байв. Нэг суурин төлөвөөс нөгөөд шилжих үед квантчлах санаа нь гаригийн загварыг амжилттай нөхсөн боловч бүх зөрчилдөөнийг шийдэж чадаагүй.
Хэдийгээр Борын загварын гэрэлд электрон спираль хөдөлгөөнд орж цөмд унаж, тасралтгүй энерги цацруулж чадахгүй байсан ч яагаад эрчим хүчний өндөр түвшинд дараалан өсөж чадахгүй байгаа нь тодорхойгүй хэвээр байв. Энэ тохиолдолд бүх электронууд эрт орой хэзээ нэгэн цагт хамгийн бага энергийн төлөвт орох бөгөөд энэ нь атомыг устгахад хүргэдэг. Өөр нэг асуудал бол онол тайлбарлаагүй атомын спектрийн аномали юм. 1896 онд Питер Зееман нэгэн сонин туршилт хийжээ. Тэрээр атомын хийг соронзон орон дээр байрлуулж, спектрограмм авсан. Зарим спектрийн шугамууд хэд хэдэн хэсэгт хуваагдсан нь тогтоогдсон. Ийм нөлөөг Борын онолд тайлбарлаагүй.
Борын дагуу устөрөгчийн атомын загварыг бүтээх
Нилс Бор онолынхоо бүх дутагдалтай байсан ч устөрөгчийн атомын бодит загварыг бүтээж чадсан. Ингэхдээ давтамжийн дүрэм, сонгодог зохиолын хуулийг ашигласанмеханик. Электрон тойрог замын боломжит радиусыг тодорхойлох, квант төлөвийн энергийг тооцоолох Борын тооцоо нэлээд үнэн зөв болж, туршилтаар батлагдсан. Цахилгаан соронзон долгионы ялгарах болон шингээлтийн давтамж нь спектрограмм дээрх харанхуй цоорхойн байршилтай тохирч байна.
Тиймээс устөрөгчийн атомын жишээн дээр атом бүр нь салангид энергийн түвшинтэй квант систем болох нь батлагдсан. Нэмж дурдахад эрдэмтэн захидал харилцааны зарчмыг ашиглан сонгодог физик ба түүний постулатуудыг нэгтгэх арга замыг олж чадсан. Энэ нь квант механик нь Ньютоны физикийн хуулиудыг агуулдаг гэж заасан. Тодорхой нөхцөлд (жишээлбэл, квант тоо хангалттай том байсан бол) квант ба сонгодог механик нийлдэг. Энэ нь квант тоо нэмэгдэхийн хэрээр спектрийн харанхуй цоорхойнуудын урт нь Ньютоны үзэл баримтлалын дагуу хүлээгдэж байснаар бүрмөсөн алга болох хүртэл багассанаар нотлогдсон.
Утга
Харилцааны зарчмыг нэвтрүүлсэн нь тусгай квант механик байдаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх завсрын чухал алхам болсон. Борын атомын загвар нь субатомын бөөмсийн хөдөлгөөний талаар илүү үнэн зөв онолыг бий болгох олон эхлэл болсон. Нильс Бор квантчлалын дүрмийн яг физик тайлбарыг олж чадаагүй ч энгийн бөөмсийн долгионы шинж чанарыг зөвхөн цаг хугацааны явцад олж илрүүлсэн тул үүнийг хийж чадаагүй юм. Луи де Бройль Борын онолыг шинэ нээлтээр баяжуулж, тойрог зам бүрийгэлектрон хөдөлж байгаа нь цөмөөс тархах долгион юм. Энэ үүднээс атомын хөдөлгөөнгүй төлөвийг цөмийн эргэн тойронд бүрэн эргэлт хийсэн долгион давтагдах үед үүсдэг гэж үзэж эхэлсэн.
