Bohr postuluje: nieoceniony wkład duńskiego naukowca w fizykę

Jedną z najważniejszych postaci nauki ostatniego stulecia jest Niels Bohr, który stworzył kilka ważnych teorii. Jego praca mocno wpłynęła na rozwój fizyki atomowej i nadal jest kluczowa. Czym dokładnie są postulaty Bohra i kim był ten naukowiec?

Kim jest Niels Bohr?

W 1885 r. Przyszły naukowiec urodził się w Danii. Nils Hendrik David Bor był członkiem i przez pewien czas prezydentem Danish Royal Society i twórcą współczesnej fizyki. W 1908 r. Ukończył Uniwersytet w Kopenhadze, aw 1911 r. Rozpoczął pracę w Cambridge. W 1913 r. Pracował z Rutherford. Trzy lata później Niels został profesorem na uniwersytecie w Kopenhadze, aw 1920 r. Założył własny instytut fizyki teoretycznej, który stał się swoistym ośrodkiem naukowym tamtych czasów. W tamtych latach społeczność światowa była niezwykle zainteresowana atomami i powiązanymi procesami. Planck i Einstein dokonali już wielu odkryć, ale dane pozostały nieco sprzeczne. Wcześniej znane prawa nie pasowały do ​​danych eksperymentalnych. Nauka potrzebowała innego podejścia, zdolnego do stworzenia jaśniejszego obrazu procesów atomowych. To Niels Bohr zdołał go znaleźć.

Pracuj nad postulatami

Bohr zwrócił uwagę naukowców na sprzeczne dane i stworzył sformułowanie idei dyskretyzacji stanu atomów. Opracował model atomowy i wyjaśnił wiele procesów i zjawisk, które pozostały tajemnicą dla innych fizyków. Na podstawie prac Plancka i Rutherforda Bohr stworzył teorię atomu wodorowego, który stał się pierwszym modelem kwantowym i otworzył nową erę w historii nauki. Odkrycia naukowca wyjaśniały planetarną strukturę cząstek, opisywały ruch elektronów i niektóre zasady kwantyzacji. Ponadto Bohr wyprowadził prawa linii widmowych i powłok atomowych elektronów, wyjaśnił układ okresowy pierwiastków. Ale najważniejszym osiągnięciem naukowca są postulaty kwantowe. Bora otrzymał Nagrodę Nobla w 1922 r. Za stworzenie tej teorii.

Pierwszy postulat kwantowy

Niels Bohr ustalił, że atomy mają pewną liczbę stanów stacjonarnych, z których każda odpowiada pewnej wartości energetycznej. Można to wyrazić za pomocą symboli E1, E2 i tak dalej. W każdym z tych stanów atom nie promieniuje energią, chociaż elektrony w nim nie zatrzymują ruchu. Postulat ten ustanawia związek między różnymi wartościami E i częstotliwościami promieniowania emitowanego lub pochłanianego w tym przypadku. Ponadto elektrony poruszają się tylko w określony sposób, w określonych orbitach, na których nie emitują energii. Postulaty Bohra wywołały kontrowersyjne opinie w kręgach naukowych, ponieważ są one w pewnej sprzeczności z klasycznymi koncepcjami fizyki. Do tego czasu naukowcy woleli zakładać, że energia może przybierać dowolne znaczenie. Ponadto, zgodnie z klasyczną koncepcją elektrodynamiki, elektron musi nieustannie promieniować energią. Taką opinię całkowicie obalił postulat Bohla.

Drugi postulat Bohra

Odkrycie stanów stacjonarnych nie było jedyną innowacją Bohra. Według jego drugiego postulatu, dla elektronów podczas ruchu wzdłuż orbit, zachodzi relacja kwantowa, którą można wyrazić za pomocą następującej formuły: m * V * r = n * h / 2 * p. W tej równości pierwsza połowa przedstawia moment pędu, a symbol h oznacza stałą Plancka. Ponadto drugi postulat mówi, że kiedy elektron porusza się z jednej orbity na drugą, położoną bliżej jądra, energia jest uwalniana w postaci pewnych fal świetlnych. Na podstawie tych danych Bohr doszedł do bardzo ważnego wniosku. Doszedł do wniosku, że atom uwalnia lub pochłania energię tylko przy takich przejściach. Zarówno pierwszy, jak i drugi postulat Bohra są całkowicie potwierdzone eksperymentalnie. Zaskakujące jest to, że genialne przypuszczenia naukowca stały się podstawą do pewnych wniosków - formuły, na podstawie których można było stworzyć teorię po prostu nie istniały.

Trzeci postulat Bohra

W sumie fizyk stworzył trzy postulaty. Trzeci z tych stanów stwierdza, że ​​promieniowanie lub absorpcja energii podczas przejścia elektronu z jednej nieruchomej orbity do drugiej może być mierzone w określonych porcjach lub kwantach. Można je obliczyć za pomocą wzoru: e = h * u = Em-En. Podobnie jak inne postulaty Bohra, trzeci wyjaśnia również kilka ważnych pojęć. Tak więc energia, która jest emitowana lub pochłaniana przez atom, nazywana jest fotonem, a absorpcji towarzyszy duża wartość E. W tym przypadku elektron porusza się na bardziej odległej orbicie. Eksperymentalnie trzeci postulat potwierdzają eksperymenty Hertza i Franka. Inny znaczący wniosek z tej teorii sugeruje, że atomy emitują tylko te linie widmowe, które mogłyby wchłonąć. Podobny efekt był wcześniej znany w optyce, został odkryty przez naukowca Kirchhoffa.

Wyniki pracy Bohra

System wiedzy o mechanice kwantowej został opracowany przez Bohra we współpracy z kolegami i studentami. Niemniej jednak niektórzy z jego naukowców postawili poważne pytania. Tak więc najważniejsza zasada komplementarności, stworzona w 1927 roku, okazała się nie mniej kontrowersyjna niż postulaty Bohra. Fizyka skrytykowała samego Einsteina. Jednak dla duńskiego uczonego taka krytyka okazała się niezwykle przydatna - przyznał, że pytania przysparzały mu nowych pomysłów. Niektóre interpretacje i wnioski naukowca były błędne, ale na ogół jego podejście nie może być ocenione. Oprócz teorii kwantowej stał się twórcą kropelkowego modelu jądra i teorii jego podziału. Wraz z Wheelerem opracował teorię dotyczącą ilościowej interpretacji rozszczepienia jądrowego, tworząc parametr do pomiaru tego procesu i przewidywania odkrycia rozpadu uranu.

Wpływ postulatów na naukę

Pomimo faktu, że wiele opinii naukowca uznano za zbyt pozytywistyczne, mieli i mają wielu zwolenników i zwolenników. Głęboka wiedza Bohra była nieocenionym pozytywnym wkładem w naukę, która stała się podstawą działalności wielu radzieckich naukowców. Ponadto utworzył międzynarodową szkołę fizyków, w skład której weszli wybitni uczeni: F. Bloch, H. Kazimir, V. Weisskopf, O. Klein, LD Landau, H. Kramer, U. Nishina, K. Meller. , L. Rosenfeld, A. Pice, J. Wheeler, S. Rosseland. Światowe uznanie wyraził fakt, że Bor został uznany za honorowego członka dwudziestu akademii nauk na całym świecie.

Interesujące fakty na temat naukowca

Niels Bohr zasługuje na uwagę nie tylko jako wybitnego fizyka, ale także jako bardzo oryginalną osobę. Jego goście często byli zaskoczeni, że zawisł nad jego drzwiami w jego domu podkowa na szczęście. Naukowiec z niesamowitą ironią stwierdził, że znaki pomagają nawet tym, którzy w nie nie wierzą. W latach wojny wykazał się niezwykłą pomysłowością. Bał się odebrać swoją złotą nagrodę, medal laureata nagrody Nobla. Dlatego po prostu rozpuścił go w wodzie królewskiej i pozostawił powstały roztwór w szafce. Po powrocie do domu z ewakuacji Niels Bohr usunął złoto i nakazał mistrzowi wytopić dokładną kopię dawnego medalu. Na koniec warto wspomnieć o oratorium fizyki. W tych przypadkach, kiedy trzeba było sporządzić raport dla kilku osób, naukowiec poradził sobie doskonale. Gdyby jednak trzeba było mówić przed większą publicznością, fizyk stałby się zdezorientowany i trudno było zrozumieć jego przesłanie. Chwałę znakomitego wykładowcy utrudniała chęć wyjaśnienia tego, co jeszcze nie jest znane innym.