Էջ:Հայկական Սովետական Հանրագիտարան (Soviet Armenian Encyclopedia) 1.djvu/661

Վիքիդարանից՝ ազատ գրադարանից
Jump to navigation Jump to search
Այս էջը սրբագրված է


ները։ Դրանք հնարավոր եղավ բացատրել բոլորովին այլ՝ քվանտային պատկերացումների հիման վրա, որոնք աոաջին անգամ (1900) մտցրեց գերմանացի ֆիզիկոս Մ․ Պլանկը։ Մարմնի ջերմային ճառագայթման սպեկտրում էներգիայի բաշխման օրենքը դուրս բերելու համար Պլանկը ընդունում է, որ նյութի ատոմները էլեկտրամագնիսական էներգիա (լույս) են արձակում առանձին բաժիններով՝ լույսի քվանտներով, որոնց էներգիան համեմատական է ճառագայթման հաճախականությանը (ν)՝ E-hν, որտեղ h հաստատուն է և ստացել է Պլանկի հաստատուն անունը։ 1905-ին Ա․ Էյնշտեյնը տվեց ֆոտոէլեկտրական երևույթների քվանտային բացատրությունր, որի համաձայն քվանտի էներգիան ծախսվում է էլեկտրոնը մետաղից պոկելու (P) և նրան կինետիկ էներգիա (Tկին.) հաղորդելու համար։ Ընդ որում, Էյնշտեյնը լույսի քվանտները համարեց յուրատեսակ մասնիկներ, որոնք հետագայում ստացան ֆոտոններ անունը։ Ռեգերֆորդի մոդելի հակասությունները հնարավոր եղան լուծել միայն այն ժամանակ, երբ հրաժարվեցին դասական ֆիզիկայի սովորական դարձած մի շարք պատկերացումներից։ Ատոմի տեսության կառուցման գործում կարևոր քայլ կատարեց (1913) դանիացի ֆիզիկոս Ն․ Բորը։

Բորի պոստուլատները և ատոմի մոդելը։ Ատոմի քվանտային տեսության հիմքում Բորը դրեց 2 պոստուլատ (նախադրույթ), որոնք բնորոշում են ատոմի՝ դասական ֆիզիկայի շրջանակների մեջ չմտնող հատկությունները։ Այդ պոստուլատները կարելի է ձևակերպել հետևյալ կերպ․ 1․ կայուն վիճակների գոյություն։ Ատոմը չի ճառագայթում և անփոփոխ է միայն որոշ կայուն (ժամանակի ընթացքում) վիճակներում, որոնք համապատասխանում են ատոմի էներգիայի E1, E2, E3, E4,..․ «թույլատրելի» արժեքների դիսկրետ (ընդհատ) շարքին։ էներգիայի ամեն մի փոփոխություն կապված է մի կայուն վիճակից մյուսին թռիչքաձև անցման հետ։ 2․ ճառագայթման հաճախականությունների (ճառագայթումով քվանտային անցումների) պայման։ Ei էներգիայով մի կայուն վիճակից Ek էներգիայով մեկ այլ կայուն վիճակի անցնելիս ատոմը առաքում (եթե Ei>Ek) կամ կլանում է (եթե Ei<Ek) որոշակի հաճախականության (ν) լույս՝ ճառագայթման hν քվանտ (ֆոտոն)։

Լույս առաքելիս կամ կլանելիս փոխվում է ատոմի էներգիան։ Այդ փոփոխությունը հավասար է առաքված կամ կլանված ֆոտոնի էներգիային, այսինքն չի խախտըվում էներգիայի պահպանման օրենքը։ Ատոմի գծային սպեկտրը նրա էներգիայի հնարավոր արժեքների դիսկրետության արդյունք է։ Ատոմի քվանտային տեսության հիմնական դրույթները՝ Բորի 2 պոստուլատները, հաստատվեցին փորձնականորեն (գերմանացի ֆիզիկոսներ Ջ․ Ֆրանկ և Հ․ Հերց, 1913–16)։ Ա․ ֆ–ի հետագա զարգացումը ցույց տվեց Բորի պոստուլատների իրավացիությանը ոչ միայն ատոմների, այլև այլ միկրոմասնիկների՝ ատոմների միջուկների և մոլեկուլների համար։ Այդ պոստուլատները պետք է դիտել որպես փորձով հաստատված քվանտային օրենքներ։ Այլ է Բորի ատոմի մոդելի վիճակը։ Այդ մոդելը ատոմի մեջ էլեկտրոնների շարժումը դիտում է դասական (նյուտոնյան) մեխանիկայի օրենքներով՝ ավելացնելով քվանտացման (այսինքն էներգիայի հնարավոր արժեքները գտնելու) լրացուցիչ պայմանները։ Նման մոտեցումը հնարավորություն տվեց ստանալ մի շարք կարևոր արդյունքներ, սակայն հետևողական չէր․ քվանտային պոստուլատները դասական մեխանիկայի օրենքներին միացվել էին արհեստականորեն։ Հետևողական տեսությունը 20-ական թթ․ ստեղծված քվանտային մեխանիկան էր, որը մերժեց Բորի տեսության մոդելային պատկերացումները։

Բորի ատոմի մոդելային տեսության զարգացումը։ Բորի տեսության կարևորագույն արդյունքը ջրածնի ատոմի սպեկտրի բացատրումն էր։ Ատոմային սպեկտրների տեսության զարգացման մեջ հետագա քայլը կատարեց գերմանացի ֆիզիկոս Ա․ Զոմերֆելդը։ Նա բացատրեց հիմնային մետաղների սպեկտրների մի շարք օրինաչափություններ։ Բորի ատոմի տեսությունը լույս սփռեց նաև ռենտգենյան ճառագայթման այսպես կոչված բնութագրական սպեկտրների կառուցվածքի վրա։ Ատոմների ռենտգենյան սպեկտրները, այնպես, ինչպես օպտիկական սպեկտրները, ունեն տվյալ տարրի բնորոշ դիսկրետ գծային կառուցվածք։ Ուսումնասիրելով զանազան տարրերի այդ սպեկտրները, անգլիացի ֆիզիկոս Դ․ Մոզլին գտավ, որ առաքված գծերի հաճախականությունների քառակուսի արմատները հավասարաչափ աճում են պարբերական համակարգի տարրից տարր՝ ուղիղ համեմատական տարրի ատոմական համարին։ Բորի տեսության հիման վրա հաջողվեց բացատրել նաև ատոմների հատկությունների պարբերականությունը։ Արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը պարբերաբար կրկնվում է, որը և պայմանավորում է նայն խմբում գտնվող տարրերի քիմիական և բազմաթիվ ֆիզիկական հատկությունների պարբերական կրկնությունը։ Սակայն Բորի տեսությունը չբացատրեց նույնիսկ ջրածնի սպեկտրալ գծերի ինտենսիվությունների հարցը։ Իսկ ջրածնի ատոմից ավելի բարդ ատոմներում էլեկտրոնների շարժման օրինաչափությունները բացատրելիս Բորի տեսությունը կանգնեց փակուղու առջև։

Ատոմի քվանտամեխանիկական տեսությունը։ Բորի ատոմի մոդելի սահմանափակությունը գալիս էր միկրոմասնիկի շարժման մասին դասական պատկերացումների սահմանափակությունից։ Անհրաժեշտ էր քննադատաբար վերանայել այդ, ինչպես նաև միկրոմասնիկների փոխազդեցության մասին պատկերացումները։ Իր մոդելի անբավարարությունը հատկապես տեսնում էր նաև Բորը, որի հայացքները մեծ ազդեցություն ունեցան Ա․ ֆ–ի հետագա զարգացման վրա։ Ա․ ֆ–ի զարգացման նոր փուլի սկիզբը եղավ ֆրանսիացի ֆիզիկոս Լ․ դը Բրոյլի արտահայտած (1924) գաղափարը միկրոօբյեկտների (մասնավորապես՝ էլեկտրոնի) շարժման երկակի բնույթի վերաբերյալ։ Այն ելակետ դարձավ քվանտային մեխանիկայի, որ 1925–26-ին ստեղծվեց Վ․ Հայզենբերգի, Մ․ Բոռնի (Գերմանիա), Է․ Շրյոդինգերի (Ավստրիա), Պ․ Դիրակի (Անգլիա) աշխատանքներով, և դրա հիման վրա մշակված ատոմի ժամանակակից քվանտամեխանիկական տեսության համար։ Քվանտային մեխանիկայում էլեկտրոնի (ընդհանրապես՝ միկրոմասնիկի) շարժումը դիտվում է ոչ որպես մասնիկի շարժում ուղեծրով․ նրա շարժմանը հատուկ են նաև որոշ առանձնահատկություններ, որոնք բնորոշ են ալիքի տարածմանը։ Էլեկտրոնը մի կողմից ամբողջական մասնիկ է՝ անբաժան լիցքով և զաևգվածով, մյուս կողմից որոշակի էներգիայով և իմպուլսով այն տարածվում է որպես որոշակի հաճախականություն ունեցող հարթ ալիք։ Ատոմի մեջ էլեկտրոնի կայուն շարժումները, ինչպես ցույց է տվել Շրյոդինգերը (1926), որոշ չափով համանման են կանգուն ալիքներին։ Ատոմի յուրաքանչյուր կայուն վիճակ նկարագրվում է որևէ ալիքային ֆունկցիայի օգնությամբ, որը հատուկ տիպի ալիքային հավասարման՝ Շրյոդինգերի հավասարման լուծումն է։ Քվանտային մեխանիկայի հիման վրա (Շրյոդինգերի հավասարումը լուծելով) հաջողվեց ճշտորեն հաշվել էլեկտրոնների էներզիան բարդ ատոմներում։ Ատոմային սպեկտրների հետազոտումները լիովին հաստատեցին ատոմի քվանտամեխանիկական տեսությունը։ Պարզվեց, որ ատոմի մեջ էլեկտրոնի վիճակը էապես կախված է նրա սպինից՝ շարժման քանակի սեփական մեխանիկական մոմենտից։ Հենվելով քվանտային մեխանիկայի վրա, գերմանացի ֆիզիկոսներ Վ․ Հեյտլերը և Ֆ․ Լոնդոնը տվեցին (1927) երկու միատեսակ ատոմների այսպես կոչված հոմեոբևեռային քիմիական կապի տեսությունը, որը չէր բացատրվում Բորի ատոմի մոդելի շրջանակներում։ 1930-ական թթ․ և հետագայում քվանտային մեխանիկայի կարևոր կիրառումներից եղան մոլեկուլի կամ բյուրեղի կազմի մեջ մտնող կապված ատոմների հետազոտությունները։ Մոլեկուլի մաս հանդիսացող ատոմի վիճակները էապես տարբերվում են ազատ ատոմի վիճակներից։ Ատոմը էական փոփոխություններ է կրում նաև բյուրեղի մեջ՝ ներբյուրեղային դաշտի