Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М




Скачать 353.12 Kb.
НазваниеЗаблуждения нильса бора канарёв Ф. М
страница1/3
Дата публикации23.04.2013
Размер353.12 Kb.
ТипДокументы
litcey.ru > Физика > Документы
  1   2   3


ЗАБЛУЖДЕНИЯ НИЛЬСА БОРА
Канарёв Ф.М.

kanphil@mail.ru
Третья лекция аксиомы Единства

Посвящается искателям научных истин
1. Введение
Сейчас мы попытаемся найти истоки заблуждений Нильса Бора, в результате которых сформировалось ошибочное представление об орбитальном движении электронов в атомах. Начало этих заблуждений связано с ошибками, скрытыми в анализе спектра атома водорода [1], [2].

Спектроскописты - экспериментаторы зарегистрировали уже миллионы спектральных линий атомов, ионов и молекул. Это самый большой массив экспериментальной информации о микромире [3], [4]. Поэтому для формирования правильных представлений о микромире правильная интерпретация спектров имеет исключительно важное значение. Сейчас мы увидим, как неправильная интерпретация спектра атома водорода укрепила ошибочную идею об орбитальном движении электрона в атоме. Известно, что сделал это Нильс Бор, за что и получил в 1922 г. Нобелевскую премию с такой формулировкой: «За заслуги в изучении строения атома» [5]. Поэтому есть основания показать его ошибку и исправить её.

В основе этой ошибки лежит ошибочная идея Луи Де Бройля о волновой природе электрона, за что он получил Нобелевскую премию в 1929 г. Со следующей формулировкой: «За открытие волновой природы электрона» [5]. В последующих лекциях мы детально опишем электромагнитную структуру электрона и покажем, что это - частица, а не волна. Дифракционные картины формируются в результате взаимодействия спинов элементарных частиц в момент пересечения их траекторий движения. Поэтому указанные картины не имеют никакого отношения к волновым свойствам элементарных частиц [2].

Отметим, что постулаты могут быть представлены в виде словесного утверждения или математической модели, которая объясняет какое-то физическое явление или рассчитывает результат эксперимента. Как правило, постулат в виде математической модели не имеет аналитического вывода. До недавнего времени не существовало и аналитического вывода постулата математической модели Бора и это в условиях, когда вывод этот элементарен. Представим его [1].

Таким образом, в соответствии с ошибочной идеей Луи Де Бройля в окружности радиуса , описываемой электроном при его орбитальном движении, укладывается целое число волн электрона. На основании этого имеем [6]
. (16)

Представим это равенство так

. (17)
Учитывая, что и , получаем постулированное соотношение Нильса Бора

. (18)
Далее, из законов Кулона и Ньютона следует равенство между кулоновской электростатической силой и ньютоновской силой инерции , действующей на электрон при его орбитальном движении в атоме
. (19)
Решая уравнения (18) и (19) совместно, найдем
. (20)
. (21)
Используя полученные выражения, найдём формулу для расчёта кинетической энергии электрона в его орбитальном движении

. (22)
Это в два раза меньше, чем в выражении (19) и мы не знаем почему? Тем не менее, можем написать уравнения кинетических энергий электрона, в момент пребывания его на орбитах и :

(23)
Разность этих энергий равна энергии излученного или поглощенного фотона. При этом считается, что масса электрона не изменяется . С учетом этого имеем

(24)
Это и есть боровская формула для расчета спектра атома водорода, полученная из орбитального его движения вокруг ядра, то есть – протона [7]. Она приводится во многих учебниках, поэтому есть основания проверить её работоспособность. Энергия излученного или поглощенного фотона определится по формуле
. (25)

Логичность изложенного и, как объявляют физики, связь теоретического результата, получаемого с помощью этой формулы, с экспериментом не оставляют сомнений в том, что формула (25) реально отражает процесс орбитального движения электрона в атоме водорода. Согласимся с ними и проверим размерность выражения перед скобками в формуле (25).
(26)
Соблюдение размерности подтверждает правильность процесса вывода этой формулы, основанного на орбитальном движении электрона вокруг протона – ядра атома водорода. Теперь проверим численную величину перед скобками с учетом существующей условности.
(27)
Это веское доказательство правильности формулы Бора для расчёта спектра атома водорода. Однако, спектр первого электрона атома гелия эта формула уже не позволяет рассчитать. Тем не менее, идеи Бора об орбитальном движении электрона в атоме нашли последователей и получили дальнейшее развитие в тупиковом направлении. Наибольший вклад в это направление внесли Э. Шредингер и П. Дирак, которые получили Нобелевские премии в 1933 г с такой формулировкой: «За открытие новых форм атомной теории», фактически за развитие ошибочных идей Бора [5]. Нобелевская премия, выданная П. Паули в 1945 г «За открытие принципа, названного его именем (принципа Паули)», окончательно закрепила ошибочную идею Бора об орбитальном движении электрона в атоме [5].

Венцом теории спектроскопии считается уравнение Э. Шредингера [8], [9], [11], [12], [13]. Оно позволило рассчитать спектры всех водородоподобных атомов (атомов с одним электроном) и анализировать вероятностное поведение электрона в атоме. Однако возможности уравнения Э. Шредингера оказались весьма ограниченными. Спектры всех последующих электронов, считая от ядра атома, с помощью уравнения Э. Шредингера уже не рассчитываются точно. В этих случаях, как отмечено в фундаментальной работе [10], для расчета спектров атомов и ионов привлекаются приближенные методы, которые основаны на уравнениях Э. Шредингера и Д. Максвелла.

Эмпирический характер приближенных методов затрудняет формирование представлений о взаимодействии электрона с ядром атома. В силу этого в современной Квантовой физике в соответствии с принципом В. Паули электроны распределяются по оболочкам, уровням и подуровням [14].

Особо отметим, что польза от приближенных методов расчета спектров атомов, ионов и молекул близка к нулю. Полезными можно признать лишь те методы, которые позволяют устанавливать закономерность формирования энергий связей между ядрами атомов и их электронами, а также между валентными электронами атомов в молекулах [1], [2].

Удивительным является то, что не нашлось желающего попытаться вывести математическую модель расчёта спектров из экспериментальных данных спектра атома водорода. Вполне естественно, что есть основания полагать, что главным препятствием к этому был авторитет Нобелевской премии, выданной Бору за его ошибочный результат.

В начале 90-х голов прошлого века мы проигнорировали авторитет Нобелевской премии, выданной Бору. Новый анализ спектра атома водорода достаточно быстро привёл нас к математической модели, которая потом оказалась законом формирования спектра не только атома водорода, но и спектров электронов других атомов. Одновременно была получена математическая модель, которая оказалась законом формирования энергий связей электронов с протонами ядер. Из математической модели закона формирования спектров атомов и ионов, как мы сейчас увидим, автоматически следует формула для расчёта спектров, формируемых электронами атомов при межуровневых переходах.
^ 2. Начало новой теории спектров
Проанализируем лишь один энергетический переход электрона в атоме водорода. Энергия связи электрона в момент пребывания его на первом энергетическом уровне этого атома равна энергии ионизации атома водорода, то есть электрон-вольт (eV). Когда электрон поглощает фотон с энергией 10,20 eV и переходит на второй энергетический уровень, энергия связи его с ядром уменьшается и становится равной 3,40 eV. Естественно, что при поглощении фотона электроном их энергии складываются и мы обязаны записать [1], [2]
(28)
Но этот результат противоречит эксперименту, который указывает на то, что энергия связи электрона с ядром атома после поглощения фотона не увеличивается, а уменьшается и становится равной 3,40 eV, а не 23,80 eV. Поэтому предыдущее соотношение надо записать так [1], [2]

(29)
Чтобы устранить противоречие в формуле (29), было принято соглашение: считать энергию электрона в атоме отрицательной и записывать формулу (29) так
(30)
Однако с этим трудно согласиться. Дело в том, что электрон в атоме имеет потенциальную и кинетическую составляющие его полной энергии. И если указанное выше соглашение приемлемо для потенциальной энергии, то на кинетическую энергию его никак нельзя распространять. Поэтому следует поискать более убедительное доказательство обоснованности существования минусов в формуле (30).

Прежде всего, в формуле (30) нет полной энергии электрона. Величина равна энергии ионизации атома водорода. Смысл этой энергии заключается в том, что если электрон поглотит фотон или серию фотонов с суммарной энергией , то после этого он полностью потеряет связь с протоном и станет свободным. Значит, величина соответствует энергии связи электрона с ядром атома водорода в момент, когда он находится на первом энергетическом уровне. Энергия - энергия поглощенного фотона, обеспечивающая переход электрона на второй энергетический уровень, а энергия , равная разности , соответствует энергии связи электрона с ядром атома в момент пребывания его на втором энергетическом уровне [1], [2]. Введем в уравнение (30) полную энергию свободного электрона [1], [2].

(31)
Напомним: здесь 13,60 eV - энергия ионизации атома водорода. Она соответствует энергии связи электрона с протоном в момент пребывания электрона на первом энергетическом уровне, а 3,40 eV - энергия связи электрона с протоном, соответствующая второму энергетическому уровню электрона; 10,20 eV - энергия поглощенного фотона. Величину в уравнении (31) мы можем убрать, от этого равенство не изменится и оно примет вид формулы (30).

Теперь ясно видно, что энергия электрона в атоме - величина положительная, а уравнение (30) отражает изменение только энергий связи электрона при его энергетических переходах, и минусы перед величинами 13,60 и 3,40 означают не отрицательность энергии, а процесс вычитания энергии, расходуемой на связь электрона с протоном [1].

Вот теперь видно, что в момент пребывания электрона на первом энергетическом уровне в атоме водорода, его полная энергия уменьшается на величину энергии связи его с ядром. После поглощения фотона с энергией полная энергия электрона увеличивается, а энергия связи электрона с ядром уменьшается до . Как видно, в соотношении (31) строго соблюдается закон сохранения энергии. Запишем аналогичные соотношения для перехода электрона с первого на третий и четвертый энергетические уровни.
, (32)
(33)
Нетрудно заметить, что по мере удаления электрона от ядра атома его энергия связи с ядром изменяется по зависимости

, (34)
где =1,2,3,....- номер энергетического уровня электрона в атоме, главное квантовое число.

Это и есть математическая модель закона изменения энергии связи электрона с ядром атома водорода и водородоподобных атомов. Если бы Нильс Бор получил этот закон, то Квантовая физика и особенно химия были бы сейчас совершенно другими. Физический смысл этой энергии заключается в том, что ей эквивалентна энергия излучаемого или поглощаемого фотона в момент перехода электрона с одного энергетического уровня на другой. Таким образом, чтобы перевести электрон с одного энергетического уровня на другой, надо затратить энергию, которая эквивалентна изменившейся силе взаимодействия. Обратим внимание на то, что в этом случае энергия ионизации равна энергии связи электрона с ядром, соответствующей первому энергетическому уровню (n=1).

Из соотношений (30), (31), (32), (33) и (34) следует закон формирования спектров поглощения атома водорода и водородоподобных атомов.
(35)
Поскольку спектральные линии поглощения совпадают со спектральными линиями излучения, то математическая модель закона излучения должна быть такой же, как и закона поглощения (35). Вполне естественно, что в момент пребывания электрона на первом энергетическом уровне он не излучает, так как этот уровень является для него предельным. Однако, если он находится на втором энергетическом уровне, то он может излучить фотон с энергией . Уравнение процесса излучения в этом случае запишется так

. (36)
В момент пребывания на третьем и четвертом энергетических уровнях электрон имеет энергии связи с ядром и . При переходе с третьего и четвертого энергетических уровней электрон излучит фотоны с энергиями: и , и уравнения этих процессов запишутся аналогично
, (37)
. (38)
В общем виде эти соотношения запишутся так
. (39)
Сокращая на и преобразовывая, найдем [1], [2]
, (40)
Что полностью совпадает с уравнением (35). Таким образом, из уравнений поглощения (31), (32) и (33) и излучения (36), (37) и (38) следует одна и та же математическая модель закона излучения и поглощения фотонов электроном при его энергетических переходах в атоме водорода.

А теперь разберемся с физическим смыслом энергий, входящих в закон (40), формирования спектра атома водорода. - энергия поглощенного или излученного фотона. - энергия ионизации, равная энергии такого фотона, после поглощения которого электрон теряет связь с ядром и становится свободным. Она определяется по тому же соотношению, что и энергия фотона . Энергии связи электрона с ядром атома
(41)
также равны энергиям фотонов. Например, в атоме водорода энергия связи электрона с ядром атома, соответствующая первому энергетическому уровню, равна энергии его ионизации . Поэтому . С учетом этого математическая модель закона излучения и поглощения (35) фотонов электроном атома водорода при его энергетических переходах может быть записана так [1], [2]
. (42)

Или

(43)
Мы получили математическую модель закона формирования спектра атома водорода, в которую входят только частоты поглощаемых или излучаемых фотонов, то есть частоты вращения фотонов относительно своих осей. А где же частота вращения электрона вокруг ядра атома? Нет её. В энергетической модели этого закона (40) нет и энергии, соответствующей орбитальному движению электрона.

Удивительный факт. Почти сто лет мы полагали, что электрон в атоме вращается вокруг ядра, как планета вокруг Солнца. Но закон формирования спектра атома водорода (35), (42), (43) отрицает орбитальное движение электрона. Нет в этом законе энергии, соответствующей орбитальному движению электрона, а значит, и нет у него такого движения. Это удивительное следствие вынуждает нас задуматься о многом, и, прежде всего, о поспешности признания правильными результаты интерпретации спектра атома водорода, представленные Нильсом Бором.

Вполне естественно, что электрон с протоном сближают их разноименные электрические поля, а ограничивают это сближение их одноименные магнитные полюса (рис. 1).

При поглощении фотонов энергия связи электрона с ядром уменьшается и он, продолжая вращаться, удаляется от него, приближаясь к поверхности атома. Когда электрон излучает фотоны, энергия его связи с ядром атома увеличивается и он погружается глубже в свою "ячейку" (рис. 1).

Рис. 1. Схема энергетических переходов электрона атома водорода
С увеличением энергии связи электрона с ядром он ближе приближается к ядру атома или глубже погружается в свою ячейку. Под понятием "ячейка" мы понимаем объем конической формы с вершиной на ядре атома, в которой вращается электрон подобно волчку (рис. 1). Чем больше энергия связи (34) электрона с ядром, тем ближе он расположен к ядру или глубже в своей ячейке.
  1   2   3

Похожие:

Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconКлассный час в форме дискуссионного клуба для учащихся 9-11 классов
Цель: показать старшеклассникам возможность правильного вы­бора в различных жизненных ситуациях
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconЗаблуждения родителей о подростковом сексе
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных...
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconП. Я. Чаадаев здоровье ребенка
Я полагаю, что мы пришли после других для того, чтобы делать лучше их, чтобы не впадать в их ошибки, в их заблуждения и суеверия
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconПрограмма спецкурса " Электромагнетизм в конденсированных средах"
Магнитные свойства микрочастиц. Понятие об орбитальном и спиновом моментах. Магнетон Бора и ядерный магнетон. Гиромагнитная аномалия....
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconОшибки максвелла и герца
Анонс. Тщательный анализ ошибок Максвелла показывает, что его заблуждения охватывают наибольшую область научной деятельности человека,...
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М icon1. Плюс и минус в электрической цепи
Ещё таинственнее ведёт себя их фотон. Он появляется в первом полупериоде колебаний и исчезает во втором. Куда исчезает? Они тоже...
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconСтивен Фрай Книга всеобщих заблуждений Предисловие Через заблуждения к истине
Мы все беспе­сочники. Мы все невежды. Вокруг столько пля­жей, пустынь и дюн знаний, о существовании которых мы даже не догадываемся,...
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconЗакон Фарадея утверждает, что изменение магнитного поля всегда сопровождается...
Анонс. Тщательный анализ ошибок Максвелла и Герца показывает, что их заблуждения действовали дольше заблуждений других физиков и...
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconПансионат «Сосновый бор» Расположение
Пансионат с лечением «Сосновый бор» расположен в 15 км от города Костромы живописном уголке природы на берегу реки Кубань (приток...
Заблуждения нильса бора канарёв Ф. М iconПредлагаем Вам в кругу родных и близких людей проводить уходящий...
В программе Новогоднего вечера: Дед Мороз и Снегурочка, заводные ведущие, новогодние персонажи и веселые конкурсы. Праздничная атмосфера...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница