Atom fizikası
| Müasir Fizika |
|---|
| |
Atom fizikası – atomların quruluş və xassələrini, elektron örtüyünün quruluşunu, və onun dəyişməsi zamanı baş verən fiziki və kimyəvi prosesləri öyrənən fizikanın əsas bölmələrindən biridir.
Atom fizikasının başlıca vəzifəsi atomun enerji səviyyəsinin düzgün xarakterini, onların incə və ifrat (hədsiz dərəcədə) incə quruluşunu, xarici elektrik və maqnit sahələrində enerji səviyyələrinin parçalanması yaxud hər hansı dəyişməsini öyrənməkdən, hərəkət miqdarı momentinin ala biləcəyi qiymətləri və həyəcanlanmış hallarda elektronların orta yaşama müddətini tapmaqdan ibarətdir.
Buna görə də müasir atom fizikasına atomun quruluşunu öyrənən nəzəriyyələr, kimyəvi birləşmələrdə və kristallarda atomların qarşılıqlı təsirini, eləcədə atomun optik və rentgen şüalanma spektrlərini öyrənən fizika bölmələri də daxildir. Atom fizikası XIX əsrin sonu, XX əsrin əvvəllərində yaranmışdır.
Lakin atomun varlığı və onun bölünməz olması haqqında ilk fikirlər Demokrit və Epikürə məxsusdur. XVII əsrdə fransız filosofu P. Qassendi və ingilis kimyaçısı Robert Boyl bu fikri yenidən söyləmişlər. Kimyanın inkişafı ilə əlaqədar C. Dalton atomlarda həndəsi nisbətlər qanunu kəşf etdi. A. Avoqadro və S. Kannitsaro atomla molekul arasındakı fərqləri tapmışlar.
XIX əsrin sonlarında atomların optik xassələrinin öyrənilməsinə başlanması ilə atom fizikasının əsası qoyuldu. Hər bir atomun xarakterik optik spektrə malik olması məlum olduqdan sonra onların qruplaşdırmağın mümkünlüyü başa düşüldü. 1869-cu ildə D. İ. Mendeleyevin elementlərin atom kütlələrinin artması və kimyəvi xassələrinin periodik dəyişilməsi üzrə qurduğu sistem elm tərəfindən qəbul olundu.
Radioaktivlik, elektronun kəşfi və bundan sonra Ernest Rezerfordun atomun planetar modelini verməsi ilə atom fizikasında inqilab oldu. Lakin planetar modeldə elektronun orbit üzrə təcillə hərəkət edərək öz enerjisini itirməsi və atomun nüvəsi üzərinə düşüb atomu məhv etməsi məsələsi həll olunmadı. Buna məsələni həll etmək üçün Nils Bor aşağıdakı iki postulatı irəli sürdü:
- Adi şəraitdə atom, enerjinin yalnız müəyyən (diskret) qiymətləri ilə xarakterizə olunan stasionar hallarda olur. Bu stasionar sistemində elektronlar nüvə ətrafında öz enerjilərinə uyğun energetik səviyyələrdə hərəkət edir və atom şüalanmır (şüa udmur).
- Atom yalnız bir stasionar haldan digərinə keçdikdə müəyyən \nu tezlikli şüa buraxa (və ya uda) bilər və buraxılan (və ya udulan) şüanın E enerjisi stasionar halların enerjilərinin fərqinə bərabər olar:
-burada h-Plank sabiti, Em, En-stasionar hallarda atomun enerjisidir. Bu iki postulat klassik fizika qanunlarına ziddir. Lakin, 1913-1914-cü illərdə C. Frank və H. Herts aparılmış təcrübələrin nəticəsində Bor postulatlarının doğruluğunu sübut etdilər. Atomların spektral analizi də Bor postulatlarının bir daha sübut etdilər. Bu postulatlara əsaslanan onların yaradıcısı Bor Hidrogen atomunun yarımkvant nəzəriyyəsini yaratdı.
Sonralar A. Zommerfeld qələvi metalların belə bir nəzəriyyəsini yaratdı və onların atomlarında olan qanunauyğunluqları izah etdi. Sonralar Bor postulatlarından istifadə edilərək Mozli qanunu (tezliyin kvadrat kökü elementin dövri sistemində sıra nömrəsi ilə düz mütənasibliyi qanunu ), hetropolyar molekulların atomları arasındakı qarşılıqlı təsiri izah edildi.
Lakin Bor postulatlarının çatışmamazlıqlarıda var idi. Bu nəzəriyyə ardıcıl kvant nəzəriyyəsi deyildi. Bundan başqa Bor nəzəriyyəsi mürəkkəb atomlarının hətta Hidrogen atomunun spektr xəttinin intensivliyini izah edə bilmədi. Ən əsası bu nəzəriyyə kovalent rabitədə atomların qarşılıqlı təsirini, postulatlar valentliyi, bərk cisimlərdə atomlar arası qarşılıqlı təsir qüvvələrini tapa bilmir. Bütün bunların hamısı sonradan Kvant mexanikası əsasında qurulmuş atom nəzəriyyəsi əsasında izah edildi.