2. Узагальнення та систематизація знань з теми "будова атома".

• Експериментальні дослідження Е. Резерфорда та його співробітників, теоретичні узагальнення Н. Бора, Р. Шредингера, Л. де Бройля, В. Гейзенберга та інших учених створили підґрунтя для розвитку на початку XX століття атомної фізики як квантової теорії. Цьому передували відкриття Х-променів В. К. Рентгеном (1895 p.), радіоактивності А. Беккерелем (1896 p.), електрона Дж. Дж. Томсоном (1897 р.) тощо.

• У 1911 році на підставі одержаних експериментальних даних Е.Резерфорд запропонував ядерну модель атома: атом складається з позитивно зарядженого ядра, навколо якого обертаються електрони.

• У 1913 році Н. Бор сформулював квантові постулати:

— атоми перебувають у певних стаціонарних станах, в яких вони не випромінюють електромагнітні хвилі;

— при переході атома з одного стаціонарного стану, що характеризується енергією Е_n, в інший з енергією Е_m, він випромінює або поглинає квант, що дорівнює h= Е_п - Е_т.

• Квантові постулати Бора пов'язали між собою ядерну модель атома Резерфорда, побудовану на класичній теорії, і квантовий характер змін внутрішнього стану атома, що було підтверджено експериментально. Перший постулат знайшов підтвердження в дослідах Д. Франка і Г. Герца. Другий постулат пояснював закономірності лінійчастих спектрів, природу яких класична фізика так і не змогла розкрити.

• Загалом спектри електромагнітних хвиль розділяють на спектри випромінювання, спектри поглинання, спектри розсіяння і спектри відбиття. Вони можуть бути суцільними, що охоплюють широкий діапазон довжин хвиль, лінійчастими, що складаються з окремих спектральних ліній певної довжини хвилі X, і смугастими, тобто набором окремих смуг, що належать певному інтервалу довжин хвиль.

• Механізм утворення суцільних оптичних спектрів спроможна пояснити класична фізика: поглинуте електромагнітне випромінювання збуджує в речовині хвилі, частота яких відповідає частоті падаючого світла. Проте вона виявляється безсилою при поясненні лінійчастих і смугастих спектрів. їхню природу можна зрозуміти лише на основі квантових постулатів Бора: атом чи молекула випромінює або поглинає світло внаслідок їх квантового переходу з одного стану в інший.

• Самочинний перехід атома з одного енергетичного стану в інший супроводжується, як правило, спонтанним випромінюванням кванту світла певної частоти. Оскільки це відбувається довільно кожним атомом, то за звичайних умов спонтанне випромінювання світла атомами в сукупності є різночастотним, немонохроматичним і некогерентним за своєю природою.

• За певних умов випромінювання може бути вимушеним, індукованим, якщо електрон в атомі перейде з одного енергетичного рівня на інший під дією зовнішнього електромагнітного поля, частота якого співпадає з власною частотою квантового переходу електрона. Індуковане випромінювання є монохроматичним і когерентним. На цій властивості ґрунтується дія квантових генераторів — лазерів і мазерів. Лазери бувають газовими, рідинними, напівпровідниковими і твердотілими.

• Завдяки монохроматичності й когерентності випромінювання лазери знайшли широке практичне використання в спектроскопії, голографії, волоконній оптиці, в астрофізичних дослідженнях тощо. Висока сконцентрованість енергії лазерного променя дає можливість досягати значної інтенсивності випромінювання, надвисоких температур і тисків, що використовується нині у зварюванні і плавленні металів, при одержанні надчистих матеріалів, у лазерній хірургії, під час термоядерного синтезу.