Существуют только некоторые стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает энергию. Этим стационарным состояниям соответствуют вполне определенные (стационарные) орбиты, по которым движется электроны. При движении по стационарным орбитам электроны, несмотря на наличие у них ускорения, не излучают электромагнитных волн.
В стационарном состоянии атома электрон должен иметь дискретные (квантованные) значения момента импульса
Ln = mrv = n , n = 1, 2, ... (2)
Здесь m, v – масса и скорость электрона, r – радиус его орбиты. С учетом (1) и (2) находим радиусы стационарных орбит электронов
. (3)
Для атома водорода (Z=1) радиус первой орбиты электрона при n = 1, называемый первым боровским радиусом (а), равен
r1 = a = 0,528 А. (4)
внутренняя энергия атома слагается из кинетической энергии электрона (Т = mv2/2) и потенциальной энергии взаимодействия электрона с ядром (U =-Ze2/(4πε0r)),
(5)
при выводе формулы (5) учли формулу (1). Подставляя в (5) квантовые радиусы орбит электронов (3), получим, что энергия атома (которая равна энергии электрона, так как ядро атома неподвижно) может принимать только следующие дозволенные дискретные (квантовые) значения
(6)
или
где знак минус означает, что электрон находится в связанном состоянии. (В атомной физике энергия измеряется в электрон-вольтах, 1 эВ = 1,6×10-19Дж).
При переходе атома (электрона) из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один фотон с энергией
, (7)
где Еn, Еm – энергии атома (электрона) в стационарных состояниях n и m, которые определяются согласно (6). ... остальная часть текста, формулы, таблицы, изображения скрыты