Нильс Бор

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биографии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Нильс Бор

Бор (Bohr) Нільс Хендрік Давид (7 жовтня 1885, Копенгаген — 18 листопада 1962, там-таки), датський учений, одне із творців сучасної фізики. Автор основних праць із квантової механіці, теорії атома, атомного ядра, ядерним реакциям.

Нильс Бор народився сім'ї Крістіана Бору, професора фізіології Копенгагенського університету, і Эллен Бор, яка з багатою і впливової єврейської сім'ї. Батьки Нільса та її молодшого, улюбленого брата Харальда (майбутнього великого математика) зуміли зробити дитячі роки синів щасливими й змістовними. Сприятливий вплив сім'ї, особливо — матері, відігравало на вирішальній ролі у формуванні їх душевних качеств.

Начальное освіту Нільс одержав у Гаммельхольмской граматичної школі, яку закінчив 1903. У шкільні рік було затятим футболістом; пізніше захоплювався катанням на лижах і вітрильним спортом. Двадцяти трьох років закінчив Копенгагенський університет, де придбав репутацію надзвичайно обдарованого фізика-дослідника. Його дипломний проект, присвячений визначенню поверхового натягу води по вібраціям водяний струменя, удостоївся золотий медалі Датської королівської Академії Наук. У 1908−11 Бор продовжив роботу у університеті, де виконав низку найважливіших досліджень, зокрема у класичної електронної теорії металів, котра склала його основу докторської диссертации.

Через 3 роки по закінченні університету Бор приїхав працювати у Англію. Після 1991 року перебування у Кембриджі у Дж. Дж. Томсона Бор перейшов до Манчестер до Резерфорду, лабораторія якої на той час займала лідируючу позицію. Тут вчасно появи Бору проходили експерименти, що призвели Резерфорда до планетарної моделі атома. Точніше, модель ще лежить у стадії становлення. Досліди проходження альфа-частинок через листочки фольги привели Резерфорда до переконання, що у центрі атома перебуває маленьке заряджене ядро, у якому зосереджена майже всю масу атома, а навколо ядра розташовуються значно більше легкі електрони. Оскільки атом загалом электронейтрален, сумарний заряд всіх електронів може бути по модулю рівним заряду ядра, але відрізнятиметься від нього знаком. Висновок у тому, що заряд ядра може бути кратний заряду електрона був важливим, але залишалося ще багато незрозумілого. То існували виявлено «ізотопи» — речовини з хімічними властивостями, але з різним атомним весом.

Первым важливим досягненням Бору до лабораторій Резерфорда було те, що вона зрозуміла: хімічні властивості визначаються числом електронів в атомі, отже, зарядом ядра, а чи не його масою, і те й пояснює існування ізотопів. Оскільки альфа-частка — це ядро гелію, має заряд +2, то, при альфа-распаде, коли ця частка вилітає з ядра, «дочірній» елемент повинен розташовуватися в таблиці Менделєєва на дві клітинки лівіше «материнського», а при бета-распаде, коли з ядра вилітає електрон — однією клітинку правіше. Так відкрили «закон радіоактивних зсувів». Але для цього відкриттям пішли інші, набагато важливіші. Вони стосувалися самої моделі атома.

Эту модель часто називають «планетарної» — у ній, аналогічно як планети обертається навколо Сонця, електрони рухаються навколо ядра. Але така атом може бути стійким: під впливом кулонівського тяжіння ядра кожен електрон з прискоренням, а прискорено рухомий заряд, відповідно до законів класичної електродинаміки, повинен випромінювати електромагнітні хвилі, втрачаючи у своїй енергію. Кількісний розрахунок показує, що ця «радіаційна нестійкість» атома катастрофічна: приблизно за стомиллионную частку секунди все електрони мала б втратити енергію та впасти на ядро. Однак у дійсності такого немає, і з атоми цілком стабільні. Виникла проблема, яка мала видатися нерозв’язною. І вона справді же не бути дозволена без залучення радикальних нових ідей. Саме через такі ідеї, й було висунуто Бором.

Он постулював, що (всупереч законам механіки і електродинаміки) в атомах існують такі орбіти, рухаючись у яких електрони не випромінюють. По Бору, орбіта є стабільною, якщо момент кількості руху знаходиться в ній електрона кратний h / 2p, де h- стала Планка. Випромінення відбувається лише за переході електрона з одного стійкою орбіти в іншу, і весь вивільнювана у своїй енергія несеться одним квантом випромінювання. Енергія такого кванта, рівна твору частоти n на h, відповідно до законом збереження енергії, дорівнює різниці початковій та кінцевої енергії електрона («Правило частот»). Отже, Бор запропонував з'єднати модельні уявлення Резерфорда із тим квантів, вперше висловленої Планком в 1900. Таке з'єднання від початку суперечило всіх положеннях і традиціям класичної теорії. Але, до того ж час, ця класична теорія не відхилялася повністю: електрон розглядався як і матеріальний точка, рушійна за законами класичної механіки, але із усіх орбіт «дозволеними» оголошували лише ті, що відповідають «умовам квантования».

Энергии електрона на таких орбітах виходять назад пропорційними квадратах цілих чисел — номерів орбіт. Залучаючи «правило частот», Бор дійшов висновку, що частоти випромінювання мали бути зацікавленими пропорційні різниці зворотних квадратів цілих чисел. Ця закономірність дійсно була вже встановлено спектроскопистами, але з знаходила доти свого объяснения.

Бор пояснив не лише спектр найпростішого з атомів — водню, а й гелію, зокрема, і ионизованного, показав, як врахувати вплив содвижения ядра, вгадав структуру заповнення електронних оболонок, що дозволило зрозуміти фізично природу періодичності хімічних властивостей елементів — періодичну таблицю Менделєєва. За ці роботи Бор в 1922 удостоївся Нобелівської премії. Інакше кажучи він заклали основи нових напрямів в розвитку хімії. У своїй квантової теорії атома водорода: а) показав, що електрон може обертатися навколо ядра за будь-яким, а лише з певним квантовим орбитам;

б) дав математичне опис стійкості орбіт, чи стаціонарного стану атома;

в) показав, що всяке випромінювання або поглинання енергії атомом пов’язані з переходом між двома стаціонарними станами, і відбувається дискретно із чи поглинанням планківських квантов;

г) впровадив поняття головного квантового числа для характеристики електрона. Розрахував спектр атома водню, показавши повне збіг розрахункових даних із емпіричними. Побудував (1913−1921 рр.) моделі атомів інші елементи періодичної системи, охарактеризувавши рух електронів у яких у вигляді головного n і побічного k квантових чисел. Заклав (1921 р.) основи першої фізичної теорії періодичної системи елементів, у якій пов’язав періодичність властивостей елементів з формуванням електронних конфігурацій атомів зі збільшенням заряду ядра. Обгрунтував підрозділ груп періодичної системи на головні і побічні. Вперше пояснив подобу властивостей рідкісноземельних елементів. Сформулював (1918 р.) значущий атомної теорії принцип відповідності. Багато чого зробив становлення і інтерпретації квантової механіки, зокрема запропонував (1927 р.) має велике значення на її розуміння принцип додатковості. Після закінчення робіт у Резерфорда Бор повернулося на Данію, де він у 1916 було запрошено професором до університету у Копенгагені. За рік він був обраний членом Датського королівського суспільства (в 1939 він почав її президентом).

В 1920 Бор створює Інститут теоретичної фізики та стає його директором. У знак визнання його заслуг, місто надає Бору для інституту історичний «Будинок Броварника». Цьому інституту судилося зіграти видатну роль розвитку квантової фізики. Безсумнівно, визначальне значення мали тут виняткові особисті риси його директора. Він постійно був оточений працівниками та учнями (межі між перші й другими і був), які приїжджали до Бору звідусіль. До великий інтернаціональної школі належали Ф. Блох, Про. Бор, У. Вайскопф, X. Казимир, Про. Клейн, X. Крамерс, Л. Д. Ландау, До. Меллер, У. Нишика, А. Пайс, Л. Розенфельд, Дж. Уїллер і ще. «Будинок Броварника» став осередком тяжіння всім теоретиків. До Бору неодноразово приїжджав У. Гейзенберг, саме на ті часи, коли створювався «принцип невизначеності», там вів болісні дискусії з Бором Еге. Шредингер, намагався захищати чисто-волновую думку. Саме інституті Бору формувалося те, що визначило якісно нове обличчя фізики 20 века.

Модель Резерфорда-Бора була вочевидь непослідовна. У ньому об'єднувалися і становища класичної теорії, і те, що він явно суперечило. Щоб усунути ці протиріччя, знадобився радикальний перегляд багатьох засад теорії. Тут і прямі заслуги Бору, й ролі його наукового авторитету, та й просто особистого впливу були дуже великі. Саме Бор зрозумів, що створення фізичної картини процесів мікросвіту потрібен інший підхід, ніж «світу великих речей» і він був однією з основних творців цього підходу. Він ввів поняття про неконтрольованому вплив вимірювальних процедур, про «додаткових» величинах — таких, що замість точніше визначається одне з них, то більша невизначеність опиняється в інший. З ім'ям Бору пов’язана імовірнісна (так звана копенгагенская) інтерпретація квантової теорії та розгляд багато її «парадоксів». Чимале значення мали тут дискусії Бору з Ейнштейном, не примирившимся з вірогіднісним тлумаченням квантової механіки. Для закономірностей мікросвіту та його співвідношення з законами класичної (тобто. неквантовой) фізики чимале значення має сформульований Бором принцип соответствия.

Бор, почавши у Резерфорда з фізики ядра, постійно приділяв ядерної тематиці багато уваги. У 1936 запропонував теорію складеного ядра, невдовзі - краплинну модель, яка зіграла помітну роль для дослідження проблеми розподілу ядер. Бор передбачив спонтанне розподіл ядер урана.

После фактичного захоплення Данії фашистами Бор таємно залишив батьківщину і він доставлений спочатку у Англію (причому у літаку він ледь не загинув), потім у Америку, де разом із сином Оге працював для Манхэтеннского проекту на Лос-Аламосі. У повоєнні рік він величезна увага приділяв проблемі контролю за ядерними озброєннями, мирного використання атома, звертався навіть у посланнями до ООН, був учасником створення Європейського центру ядерних досліджень. Судячи з того, що не відмовився обговорювати з радянським фізиком деякі боку «атомного проекту», знаходив небезпечним монопольне володіння атомним оружием.

Большое увагу Бор приділяв суміжним з фізикою питанням, зокрема, біології. Його незмінно займали філософські проблеми естествознания.

Нравственный і науковий авторитет Бору був просто високий. Будь-яке, навіть побіжну спілкування з нею справляла незабутні враження. Він завжди казав і писав отже було видно: він напружено шукає слова, які гранично саме і правдиво висловлювали відчуття провини та думки. Глибоко мав рацію У. Л. Гінзбург, назвавши Бору неповторно делікатним і мудрым.

Бор був почесним членом більш 20 академій наук різних країн, лауреатом багатьох національних інтересів та міжнародних премий.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой