Техника - молодёжи 1954-02, страница 8

Однако для того чтобы сказать, кают образом происходит это движение и могут ли электроны двигаться по любым круговым и эллиптическим орбитам, понадобились дополнительные экспериментальные данные. Они получены при изучении линейчатых ншектро© атомов.

Уже давно известно, что если разложить в спектр при помощи спектроскопа свет, испускаемый какйм~ либо веществом, то этот спектр представит собой ряд отдельных линий, которые группируются определенным образом, образуя спектральные серии. Все линии данной серии связаны между собой определенной зависимостью. Особенности строения спектра излучения водорода в 1913 году были объяснены гипотезой Бора. Согласно его гипотезе электрон в атоме может двигаться не по любым, а лишь по определенным орбитам, причем каждой орбите соответствует определенная энергия электрона. Переход электрона с одной орбиты на другую может произойти только при одновременном излучении или поглощении кванта света, энергия которого равна разности энергий электрона на той и другой орбите. Излучение атомом света с этой точки зрения представляется следующим образом.

Рассмотрим атом Ъодорода как простейшую систему, состоящую из одного электрона и одного протона. Электрон в атоме водорода может находиться на одной из возможных ор!бит. В нормальном, ншоэбужщш-ном состоянии электрон находится на самой нижней, ближайшей к ядру орбите. Здесь его энергия минимальна. При возбуждении атома, например путем нагревания, электрон переходит на одну из более отдаленных орбит. Опуститься на нижнюю орбиту электрон может лишь с одновременным испусканием кван-

Отличительной особенностью элементарных частиц является взаимопревращаемость. Их нельзя разделить на составные части подобно тому, как Молекулу можно разбить на атомы или атом на электроны и ядро, при определенных условиях элементарные частицы, переходящие друг в друга, рождают новые. Например, при переходе атома из возбужденного состояния в нормальной рождается элементарная частица — фотон. В рентгеновской трубке быстрые электроны, тормозясь в веществе антикатода, излучают фотоны болыиой энергии — рентгеновские лучи. При переходе атомного ядра из возбужденного состояния в нормальное возникает фотон очень большой энергии — Y "Квант, На рисунке сверху показано тормозное излучение.

Протон и нейтрон способны переходить друг в друга. Эти переходы наблюдаются в ядрах в виде электронною или по-зитронного излучения.

Благодаря выделению нейтрино энергия электронов в разных случаях для одинаковых переходов различна.

Распад свободного нейтрона идет приблизительно за время 10—15 мин. и Наблюдался экспериментально. На среднем рисинке показан пример превращения нейтрона в Аротон.

Переход протона в нейтрон б радиоактивном атоМе показан на нижнем рисунке.

та света - фотона. Эта фотоны возникает за счет электромагнитного ноля, имеющегося внутри атома.

При переходе со всех возможных орбит на самую нижнюю возникает одна спектральная серия, при переходе на вторую орбйту - другая спектральная серия. Можно легко понять, почему одна серйя находится в области видимого света, а. другая - в области ультрафиолетового, еелй учесть, что переходы на различные орбиты дй*от разную Энергxito квантов света, что соответствует разной частоте света.

Атомы более тяжелых элементов состоят из положительного ядра, имеющего заряд Z, и соответствующего этому заряду числа электронов. Совокупность химических, оптических, рентгеновских и магнитных свойств атомов приводит К следующей Картине распределения электронов вокруг ядра. Электроны располагаются в атоМе по оболочкам, которые в физике имеют буквенное обозначение (К, L, М, N й т. Д.)« Общее число оболочек в атоме самого тяжелого из Известных на Земле Элементов не превышает 1 Оболочки по-разному заполняются электронами, причем каждая имеет определенные свойства. Так, например, на К>оболочке, самой ближней к ядру, во всех атомах только 2 электрона, на L-оболочке — б электронов и так далее. Внешние электронные оболочки обуславливают химические й оптические свойства элементов. При химических взаимодействиях нарушаются лишь юнешние оболочки, внутренние же при этом не затрагиваются. Само движение электронов в тяжелом атоме носит очень сложный характер, так как электроны взаимодействуют не только с ядром, но и друг с Другом.

Уже изучение процессов радиоактивного распада показало, что ядра атома должны иметь сложное строение. Открытие в 1932 году нейтрона - частицы, не имеющей электрического заряда и обладающей массой, равной примерно массе протона, — имело колоссальное значение для создания теории строения ядра. Протон-но-йейтронная теория строения ядра, предложенная советскими физиками Е. И* Гапоном и Д. Д. Иваненко, была ©последствии подтверждена.

Атомное ядро представляют теперь состоящим, из нейтронов й протонов, которые связаны в ядре особыми, так называемыми ядерными, силами. Число про* тонов и нейтронов в ядре определяется зарядом и массовым числом ядра: число протонов равно порядковому номеру Элемента в менделеевской таблице, а общее число нейтронов и протонов равно массовому числу элемента. Число нейтронов в легких ядрах равно числу протонов, а в Тяжелых ядрах больше числа протонов примерно й 1,5 раза.

Первое, что бросается в глаза при изучении йтроенйй ядра, это налйчие ядерных сил, действующих Мейсду протонами и нейтронами. Эти силы не Могут иметь электромагнитный характер, так как заряДА у нейтрона нет, они Могут быть объяснены и силами тя1х> тений* По «своей величине силы, действующие в атомном адре, нгревосходят все известные нам силы взаимодействия, «во действие их ограничивается чрезвычайно малыми расстояниями — около 10 -¹³ см. Они действуют между протонами и нейтронами, между одними протонами и между одними нейтронами. Все это говорит о совершенно своеобразном характере движения частиц в ядре, о совершенно новых закономерностях, действующих внутри ядра. Идея объяснения ядерных сил обменом заряженными и нейтральными частицами бы

6