ატომური ფიზიკა: განსხვავება გადახედვებს შორის

 

==ისტორია==

 

ელექტროლიზის კანონებიდან მიღებულმა ელექტრული მუხტის დისკრეტულობამ (ირლ. ფიზიკოსი და ასტრონომი ჯ. სტოუნი, ჰ. ჰელმჰოლცი, XIX საუკუნის 80-იანი წლები), აირებში ელექტროდენის გავლის შესწავლამ (ი. ჰიტორფი, ი. გოლდშტაინი, ჯ. ტომსონი), კათოდური და რენტგენის სხივებისა (1895) და რადიოაქტივობის (1896) აღმოჩენამ (ე. რენტგენი, ჟ. ბეკერელი, მ. სკლოდოვსკა-კიური და პ. კიური) ცხადი გახადა, რომ ატომი დამუხტული ნაწილაკვბისაგან შემდგარი რთული სისტემაა. ეს განსაკუთრებით ნათელი გახდა მას შემდეგ, რაც აღმოაჩინეს ელექტრონი ღა შეისწავლეს მისი თვისებები (ჯ. ტომსონი, ე. ვიხერტი). 1900-იდან დაწყებული ატომის აღნაგობის რამდენიმე მოდელი შეიქმნა. ბირველი, საკმაოდ დასაბუთებული მოდელის (ჯ. ტომსონის ატომის აგებულების მოდელი) თანახმად, ატომი წარმოადგენდა დადებითად დამუხტულ სფეროს (10^-8 სმ რიგის რადიუსით), რომლის შიგნით განლაგებული იყო უარყოფითი ელექტრონები. ატომის მიერ სინათლის გამოსხივების მიზეზი იყო ელექტრონების რხევა წონასწორობის მდებარეობის მახლობლად. მაგრამ რეზერფორდისა და მისი მოწაფეების ცდებიდან (ალფა-ნაწილაკვბის გაბნევაზე ლითონის თხელ ფენაში გავლისას, 1910-1911) გამომდინარეობდა, რომ ატომის დადებითი მუხტი ძალიან მცირე (10-13 სმ რიგის რადიუსის) არეში უნდა ყოფილიყო კონცენტრირებული (ატომის ბირთვი) და რომ ელექტრონებს უნდა ემოძრავათ ამ ბირთვის ირგვლივ (რეზვრფორდის ატომის მოდელი). მიუხედავად იმისა, რომ ეს მოდელი სწორად აღწერდა ატომის სტრუქტურას, გაუგებარი რჩებოდა რატომ იყო ელექტრონების მოძრაობა მდგრადი. ვინაიდან კლასიკური ელექტროდინამიკური კანონების თანახმად, აჩქარებულად მოძრავი ელექტრონი განუწყვეტლივ უნდა ასხივებდეს ენერგიას. რის გამოც იგი საბოლოოდ ბირთვზე უნდა დაეცეს. ამ მოვლენის ახსნა შემლო ნ. ბორმა (1913). მან მ. პლანკისა და ა. აინშტაინის მიერ დადგენილ სინათლის გამოსხივების დისკრეტულ (კვანტურ) ხასიათზე დამყარებით ჩამოაყალიბა ატომის აღნაგობის პირველი კვანტური თეორია — [[ბორის პოსტულატები]] . თავისი დებულებებიდან ბორმა შეძლო გამოეყვანა ატომის სპექტრების სერიული ე. წ. ბალმერის ფორმულა და მიიღო რიდბერგის მუდმივას მნიშვნელობა (თეორიულად). ა. ზომერფელდმა, ნ. ვილსონმა. ნიდერნადელმა ფიზიკოსმა მ. კრამერსმა და სხვებმა (1915-1917) ბორის თეორია მრავალელექტრონიანი ატომებისათვის განაზოგადეს და შეძლეს გარკვეული მიახლოებით აეხსნათ ასეთი ატომების თვისებები და მათი ქცვვა გარეშე ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში (პ. ზეემანისა და ი. შტარკის მოვლენები). აღსანიშნავია აგრვთვე ჯ. ფრანკისა და ჰ. ჰერცის ცდები (1913), რომლებმაც ექსპერიმენტულად დაადასტურეს ატომის სტაციონარული დონეების არსებობა. ატომის აღნაგობის გარკვევაში მნიშვნვლოვანი როლი შვასრულა ჰ. მოზლის ექსპერიმენტულმა გამოკვლევამ (1914) რენტგენის სპექტრების კლასიფიკაციის შვსახებ და ნ. ბორის, პ. ერენფესტისა და სხვათა თეორიულმა გამოკვლევებმა ატომების ენერგეტიკული დონეების სისტემატიკისა და მათზე ელექტრონების განლაგების წესების შესახებ. ბორის თეორიის მიხედეით ენერგიის დაკვანტვა, ე. ი. შესაძლო მნიშვნვლობათა დადგენა, ხდება დაკვანტვის წესით, რომლის თანახმად სტაციონარული მდგომარეობები აკმაყოფილებენ პირობას, რომ ელექტრონის იმპულსის მომენტი h/2pi მთელჯრადი უნდა იყოს. ატომური ფიზიკის განვითარებისათვის დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა ბორის შესაბმისობის პრინციპს, რომლის თანახმად, მცირე სიხშირეების ან, რაც იგივეა, დიდი კვანტური რიცხვების შემთხვევაში კვანტური თვორია უნდა გადადიოდეს კლასიკურ თეორიაში, როგორც ზღვარში. ამ პრინციპზე დამყარებით ბორმა შეძლო აეხსნა გამოსხივების ინტენსივობა და პოლარიზაცია. ამ მიღწევების მიუხედავად ცხადი ხდებოდა, რომ ბორის თეორიას, რომელიც კლასიკური ფიზიკისა და კვანტური ჰიპოთეზის ხელოვნურ შეერთებას წარმოადგენდა, არ შეეძლო მრავალი რთული მოვლენის (ზეემანის ანომალიური ეფექტი, სპექტრული ხაზების დუბლეტური სტრუქტურა და სხვათა) ახსნა.

არარელატივისტურმა კვანტურმა მექანიკამ ძირითადად ახსნა ატომის თითქმის ყველა თვისება და ამით საფუძეელი ჩაუყარა ატომების ურთიერთქმედების თეორიის ახსნას. მის საფუძველზე წარმოიშვა კვანტური ქიმია (ვ. ჰაიტლერი და ფ. ლონდონი, 1027). დირაკის მიერ შრედინგერის არარელატივისტური განტოლების განზოგადება ფარდობითობის სპეციალური თეორიის მოთხოვნის მიხედვით ატომის თეორიის შემდგომი განვითარების საფუძველად იქცა. შესაძლებელი გახდა ატომის ისეთი თვისებების დადგენა, რომელთა ახსნას შრედინგერის თეორიაც ვერ ახერხებდა (სპექტრული ხაზების რელატივისტური სტრუქტურა, ენერგეტიკული დონეების ნაზი სტრუქტურა და მათი წანაცვლება ელექტრომაგნიტური ველის ფლუქტუაციებთან ურთიერთქმედების გამო და სხვა). მრავალელექტრონიანი ატომების ენერგეტიკული დონეების გაანგარიშებისათვის შეიქძნა სსვადასხვა მიახლოებითი მეთოდი (ვარიაციული, ჰარტრიფოკის, სტატისტიკური და სხვა). რომლებიც საჭირო გამოთვლების ნებისმიერი სიზუსტით შესრულების საშუალებას იძლევა.

 

 

რენტგენული სპექტროსკოპია რენტგენის სხივების გამოსხივებისა და შთანთქმის გაზომვით საშუალებას იძლევა ძირითადად განისაზღვროს ატომის ბირთვთან შინაგანი ელექტრონების ბმის ენერგია (იონიზაციის ენერგია). ატომის შიგნით ელექტრული ველის განაწილება. ოპტიკური სპექტროსკოპია შეისწავლის ატომთა მიერ გამოსხივებული, სპექტრული ხაზების ერთობლიობას, განსაზღვრავს ატომის ენერგეტიკულ დონეების მახასიათებლებს, სპექტრული ხაზების ინტენსიურობას და მათთან დაკავშირებული აგზნებული ატომის სიცოცხლის ხანგრძლივობებს, ენერგეტიკულ დონეების ნაზ სტრუქტურას, მათს წანაცვლებასა და გახლეჩას ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში. რადიოსპექტროსკოპია იკვლევს სპექტრული ხაზების სიგანესა და ფორმას, მათს ზე-ნაზ სტრუქტურას, წანაცვლებასა და გახლეჩას მაგნიტურ ველში, საზოგადოდ შიდაატომურ პროცესებს, რომლებიც გამოწვეულია ძალიან სუსტი ურთიერთქმებითა და გარემოს გავლენით.