V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Přesto ale při
některých názorných kvalitativních úvahách planetární představa atomu dosud užívá. Zatímco oběžné dráhy planet jsou dlouhodobě stabilní *),
při oběžném pohybu elektronu atomu podle Maxwellovy elektrodynamiky dochází intenzívnímu vyzařování
elektromagnetických vln, rychle odnášejících kinetickou energii oběhu.e2/r2, čehož pro poloměr dráhy oběžnou rychlost elektronu plynou vztahy
e2 e
r ---------------- ----------------- .1.
Jedním hlavních rozdílů mezi klasickým elektro-mechanickým kvantovým chápáním atomů mechanismus
záření atomů.e2/r2. buď jedna úplná Broglieova
elektronová vlna nebo vlnové délky/obvod, 3λ/obvod, 4λ/obvod atd.
q Obrovský rozdíl velikosti hmotnosti.
Z korpuskulárního hlediska elektron hmotnosti náboji -e, obíhající kolem protonu náboji
+e kruhové dráze poloměru rychlostí působí odstředivá síla FC= mev2/r Coulombovská
přitažlivá elektrostatická síla FE= (1/4πεo). Pokud podél dráhy vznikl necelý
počet vlnových délek (obr. Podmínka rovnováhy (stability) dráhy pak FC=FE, tj. Jen tehdy
všechny vlny sebe hladce navazují podél obvodu dráhy.
*) Podle obecné teorie relativity sice při oběhu planet jsou vyzařovány gravitační vlny, avšak jejich energie zcela
zanedbatelná neovlivňuje oběžné dráhy během mnoha miliónů let.f mezi energií elektromagnetického kvanta (fotonu) frekvencí příslušné elektromagnetické vlny
(srov. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika
kompenzována odstředivou silou při oběžném pohybu;
q Pro pohyb centrálním gravitačním elektrickém poli platí tytéž Keplerovy zákony. mev2/
r (1/4πεo).
http://astronuklfyzika.RNDr.1. obr.
Tyto rozdílnosti vynutily výše uvedenou Bohrovu modifikaci planetárního modelu atomu.
Na základě těchto analogií vznikl Ruthefordův planetární model atomu.
Proč nezáří? vlnový mechanismus kvantování
Mechanismus kvantování Bohrově modelu atomu lze nejnázorněji pochopit pomocí představy
o korpuskulárně-vlnovém chování elektronu při jeho pohybu oběžné dráze kolem atomového
jádra. Záření atomů není vyzařováno plynule, ale kvantech frekvence záření není dána
frekvencí periodického oběhu elektronů, ale energetickým rozdílem stacionárních orbit elektromů, kombinaci
se vztahem h..2008 12:13:16]
.1.6 dole), dráha nebude stabilní, dojde diskontinuitě rušivé interferenci,
která zformuje kvanta elektromagnetického záření vyzáří foton, který odnese příslušné
množství energie elektron přejde nejbližší stabilní dráhu celočíselným počtem Broglieho
vlnových délek..cz/JadRadFyzika. Planetární systém (hmotnosti ≈1030kg, průměr ≈108km) lze plně popsat
Newtonovou klasickou mechanikou, zatímco atom (průměr ≈10-8cm) typicky kvantovým systémem. výše uvedený "Korpuskulárně-vlnový dualismus"). Mezi planetární soustavou atomem jsou však
i zásadní rozdíly:
q Rozdíl vlastnostech síle elektrických gravitačních sil.1.10.
4πεomev2 √(4πεomer)
Z vlnového hlediska možno obíhající elektron považovat vlnu, jejíž Broglieho vlnová délka =
h/mev. Aby takováto "elektronová vlna" mohla trvale plynule obíhat dráze poloměru musí na
tuto dráhu "směstnat" celistvý počet vlnových délek elektronu, tj.htm (27 58) [15. Budeme nejdříve uvažovat nejjednodušší případ atom vodíku
