Введение. Мысль о том, что вещество построено из мельчайших частиц, высказывал ась еще древнегреческими учеными. Они-то и назвали эти частицы атомами (о т греческого слова, означающего «неделимый»). Древние греки предполагал и, что атомы имеют форму правильных многогранников: куба («атомы земли»), т етраэдра («атомы огня»), октаэдра («атомы воздуха»), икосаэдра («атомы воды »). Поэтому и состоящий из них мир неисчерпаемо богат в своих свойствах и к ачествах. Цепляясь друг за друга крючками и крючочками, атомы образуют т вердые тела. Атомы воды гладкие и скользкие, поэтому она растекается и не имеет формы. Атомы вязких веществ обладают заусеницами. Воздух – это пу стота, в которой носятся отдельные редкие атомы. Атомы огня острые и колю чие, поэтому огонь жжется. Прошло почти более двадцати столетий, прежде ч ем были получены экспериментальные подтверждения идеи атомистическог о строения вещества. Представления о строении атома до Резерфорда. Развитие исследований радиоактивности излучения, с одной стороны, и квантовой теории – с другой, привели к созданию квантовой модели атом а Резерфорда-Бора. Но созданию этой теории предшествовали попытки постр оить модель атома на основе представлений классической электродинамик и и механики. В 1904 году появились публикации о строении атома, принадлежащ ие одна японскому физику Хантаро Нагаока (1865-1950), другая английскому физику Дж. Дж. Томсону. Нагаока исходил из исследований Максвелла об устойчивос ти колец Сатурна и представил строение атома аналогичным строению солн ечной системы: роль Солнца играет положительно заряженная часть атома, в округ которой по установленным орбитам движутся «планеты» – электрон ы. При незначительных смещениях электроны возбуждают электромагнитные волны, периоды которых, по расчетам Нагаоки, того же порядка, что и частот ы спектральных линий некоторых элементов. «Система состоит из большого числа частиц одинаковой массы, распол оженных по кругу через равные угловые интервалы и взаимоотталкивающие ся с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними; в ц ентре круга помещается большая частица, которая притягивает другие час тицы, образующие кольцо, по тому же закону». (Нагаока) В атоме Томсона положительное электричество «размазано» по сфере, в кот орую вкраплены, как изюм в пудинг, электроны. В простейшем атоме водорода электрон находится в центре положительно заряженной сферы. При смещени и из центра на электрон действует квазиупругая сила электростатическо го напряжения, под действием которой электрон совершает колебания. Част ота этих колебаний определяется радиусом сферы, зарядом и массой электр она, и если радиус сферы имеет порядок радиуса атома, частота этих колеба ний совпадает с частотой колебания спектральной линии атома. В многоэле ктронных атомах электроны располагаются по устойчивым конфигурациям, рассчитанным Томсоном. Томсон считал каждую такую конфигурацию опреде ляющей химические свойства атомов. Он предпринял попытку теоретически объяснить периодическую систему элементов Д. И. Менделеева. Эту попытку Бор позднее назвал «знаменитой» и указал, что со времени этой попытки «и дея о разделении электронов в атоме на группы сделалась исходным пункто м и более новых воззрений». Отметив, что теория Томсона оказалась несовм естимой с опытными фактами, Бор тем не менее считал, что эта теория «содер жит много оригинальных мыслей и оказала большое влияние на развитие ато мной теории». В 1905 году В. Вин выступал с докладом об электронах на съезде немецких естес твоиспытателей и врачей в Мюнхене. Здесь он, в частности, указывал на труд ность объяснения линейчатых спектров атома с точки зрения электронной теории. Он говорил: «Проще всего было бы понимать каждый атом как планетн ую систему, которая состоит из положительно заряженного центра, вокруг к оторого обращаются электроны как планеты. Но такая система не может быть устойчивой вследствие излучаемой электронами энергии. Потому мы вынуж дены обратиться к системе, в которой электроны находится в относительно м покое или обладают ничтожными скоростями, хотя такое представление со держит много сомнительного». Такой статической моделью был атом Кельвина-Томсона. И эта модель была о бщепринятой по причинам, указанным Вином. Модель атома как планетарной системы приходила в голову многим: о ней пи сал Л. Пуанкаре, о ней говорили и Вин, и Перрен, который в своем докладе прич ислял себя к пионерам планетарной модели атома. Но эта модель наталкивал ась на непреодолимую трудность, о которой говорил Вин, и потому уступила место модели Кельвина-Томсона. Но вскоре оказалось, что новые опытные факты опровергают модель Томсона и, наоборот, свидетельствуют в пользу планетарной модели. Факты эти были открыты Резерфордом. Атом Резерфорда. Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 года в семье новозеландского ф ермера. Окончив школу в Хавелоке, где в это время жила его семья, он получи л стипендию для продолжения образования в колледже провинции Нельсон, к уда поступил в 1887 году. Через два года он сдал экзамен в Кентерберийский ко лледж – филиал Новозеландского университета в Крайчестере. Резерфорд окончил колледж в 1893 году с отличием и получил степень магистра по физике и математике. В это время Резерфорд занялся изучением магнитного действ ия электромагнитных волн. В 1894 году в «Известиях философского института Н овой Зеландии» появилась его первая печатная работа «Намагничивание ж елеза высокочастотными разрядами». В 1895 году оказалась вакантной стипен дия для получения научного образования, первый кандидат на эту стипенди ю отказался по семейным обстоятельствам, вторым кандидатом был Резерфо рд. Приехав в Англию, Резерфорд получил приглашение Дж. Дж. Томсона работа ть в Кембридже в лаборатории Кавендиша. Так начался научный путь Резерфо рда. Резерфорд, продолжая свою работу над магнитным детектором, вместе с тем заинтересовался исследованиями Томсона по электропроводимости газов. В 1896 году появляется совместная работа Томсона и Резерфорда «О прохожден ии электричества через газы, подвергнутые действию лучей Рентгена». В 1897 году выходит в свет заключительная статья Резерфорда «Магнитный детек тор электрических волн и некоторые его применения». После этого он полно стью сосредоточивает свои силы на исследовании нового разряда. В том же , 1897 году появляется его новая работа «Об электризации газов, подверженны х действию рентгеновских лучей, и о поглощении рентгеновского излучени я газами и парами». Вероятно, Резерфорд и Томсон вообще были одними из пер вых ученых, проявивших интерес к рентгеновским лучам и считавших открыт ие Рентгена исключительно важным и многообещающим. В воскресенье 1 марта 1896 года Анри Беккерель обнаружил, что уран непрерывн о испускает проникающее излучение неизвестной природы, которая оказал ась совершенно отличной от природы рентгеновских лучей. Тем самым он обн аружил существование радиоактивности, начавшее новую эпоху в истории н ауки и человечества. Сообщение об открытии Беккерелем радиоактивности произвело большой эф фект в Кавендишской лаборатории, и Резерфорд решил немедленно заняться изучением этих загадочных лучей. Сначала ему казалось, что существует ка кая-то связь между урановыми и рентгеновскими лучами. Излучение урановы х препаратов, как и рентгеновские лучи, производило ионизацию воздуха. Т акое сходство в воздействии излучений на окружающую среду привело Резе рфорда к мысли об опытном сравнении рентгеновских и беккерелевых лучей, что могло дать наиболее достоверные и точные сведения об их физических с войствах. Результатом этого явилась большая статья «Излучение урана и с озданная им электропроводность». Опыты продолжались почти год. Они показали, что сходства между двумя исс ледовавшимися излучениями, несмотря на их одинаковое ионизирующее дей ствие, нет. Резерфорд также смог убедиться также в том, что предположение Беккереля о сходстве урановых лучей со световыми ошибочно. Излучение ур ана вопреки заявлению Беккереля (правда, не подкрепленному опытами) не о бнаружило свойств, характерных для света. Оно не подчинялось законам све товой оптики: отражению, преломлению и поляризации. В результате этих работ Резерфорда были открыты -частицы. Резерфорд поместил радиоактивный источ ник в магнитное поле и получил три вида излучений, испускаемых ураном: -, -частицы и -лучи. Уже при проведении этих опытов Резерфорд предвидел, что -частицы помогут исследовать структуру атома в качестве мощных инструментов для проникновения в атом. В сентябре 1898 года Резерфорд был приглашен в университет Мак-Гила в Монре але (Канада) в качестве профессора кафедры теоретической физики. В Монре але он пробыл до 1907 года. Здесь он сделал фундаментальные открытия: им была открыта эманация теория и разгадана природа так называемой «индуциров анной радиоактивности»; совместно с Содди он открыл радиоактивный расп ад и его закон. Здесь им была написана книга «Радиоактивность». В Монреал е он начал тщательные исследования природы -частиц, закончившееся уже в Манчестере полной разг адкой их природы. Здесь же он начал свои исследования по происхождению -частиц через вещество. Огромный размах научной работы Резерфорда в Монреале принес ему славу п ервоклассного исследователя. Им было опубликовано как лично, так и совме стно с другими учеными 66 статей, не считая книги «Радиоактивность». Он пол учает приглашение занять кафедру в Манчестере. 24 мая 1907 года Резерфорд вер нулся в Европу. Начался новый период в его жизни. Почти немедленно по прибытии в Манчестер Резерфорд начал систематичес кие исследования рассеяния -частиц веществом. Он установил, что каждая -частица, попадая на экран из сернистого цинка, созд ает вспышку света. Поэтому для исследования рассеяния -частиц был сконструирован прибор, изоб раженный схематически на рис.1 (стр. 18). С помощью свинцового коллиматора вы делялся узкий конус -части ц из радиоактивного источника. Испытав рассеивание в золотой фольге, -частицы ударялись затем в экран из сернистого цинка и регистрировались с помощью небольшого микр оскопа, в который можно было наблюдать вспышки света. Вращая детектор, мо жно было изменять относительное число -частиц, рассеянных под различными углами . Прибор помещался внутри откачанной ка меры с целью устранить поглощение -частиц в воздухе. Эти опыты были проведены Гейгером и Марсденом под руководством Резерфорда. Исследуя угол рассеяния, Гейгер установил, что наиболее вероятный угол рассеяния пропорционален атомному весу и о братно пропорционален кубу скорости частицы. Но наиболее поразительным оказался факт, открытый Гейгером и Марсденом в 1909 году, – существование больших углов рассеяния. Некоторая, очень небо льшая часть -частиц (пример но одна из восьми тысяч) рассеивается на угол, больший прямого, отбрасыва ясь таким образом обратно к источнику. Тонкая пластина (толщиной примерн о 4·10 -4 см) отбрасывала -частицы, летящие с большой скоростью. Как раз в том же, 1909 году Резерфорд и Ройдс неопровержимо доказали, что -частицы являются дважды ионизированны ми атомами гелия. Для таких тяжелых быстро движущихся частиц рассеивани е на углы, большие прямого, казалось весьма невероятным. Резерфорд по это му поводу говорил: «Это было самое невероятное событие, с которым мне ког да-либо приходилось сталкиваться. Это было почти также невероятно, как е сли бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в лист папиросной бумаги, а снаря д вернулся бы назад и попал в вас». Одно из возможных объяснений аномального рассеяния состояло в том, что о но складывается из многих небольших углов отклонений, вызванных атомам и рассеивающегося вещества. Согласно предложенной Томсоном модели атома, -частицы должны были бы свободно проходить сквозь а томы золота и только отдельные -частицы могли слегка отклоняться в кулоновском поле электрона. И зд есь Резерфорд обратился к планетарной модели. Когда -частица проходит ми мо заряженного ядра, то под воздействием кулоновской силы, пропорционал ьной заряду ядра и заряду - частицы и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, оно движется по гиперболе, удаляясь по ее ветви после прохождения мимо ядра. Ее прямолинейный путь, таким образом, искривляется, и она отклоняется на угол рассеяния . 7 марта 1911 года Резерфорд сделал в философском обществе в Манчестере докл ад «Рассеивание - и -лучей и строение атома». В докла де он, в частности, говорил: «Рассеивание заряженных частиц может быть об ъяснено, если предположить такой атом, который состоит из центрального э лектрического заряда, расположенного в точке и окруженного однородным сферическим распределением противоположного электричества равной ве личины. При таком устройстве атома - и -частицы, когда они проходят на близком расстоянии от центра атома, испытывают большие о тклонения, хотя вероятность такого отклонения мала». Резерфорд рассчитал вероятность такого отклонения и показал, что она пр опорциональна числу атомов n в един ице рассеивающего материала, толщине рассеивающей пластинки и величин е b 2 , выраженн ой следующей формулой: , где N e – заряд в центре атома, Е – заряд отклоняемой частицы, m – ее масса, u – ее скорость. Кроме того, эта вероятность зависит от угла рассеяния так, что число, рассеянны х частиц на единицу площади пропорционально . Этот «закон косеканса» был проверен экспери ментально Гейгером, и был найден справедливым в пределах экспериментал ьных ошибок. Важным следствием теории Резерфорда было указание на заряд атомного це нтра, который Резерфорд положил равным N e . Заряд ока зался пропорциональным атомному весу. «Точное значение заряда централ ьного ядра не было определено,– писал Резерфорд,– но для атома золота он о приблизительно равно 100 единицам заряда». В 1913 году Гейгер и Марсден предприняли новую экспериментальную проверку формулы Резерфорда, подсчитывая рассеивание частиц по производимым им и сцинтиляционным вспышкам. «Это была трудная, кропотливая работа, – ха рактеризовал Резерфорд работу своих сотрудников, – так как нужно было с читать много тысяч частиц. Результаты Гейгера и Марсдена весьма близко с огласуются с теорией». Из этих утомительных и кропотливых исследований и возникло представление о ядре как устойчивой части атома, несущей в се бе почти всю массу атома и обладающей положительным (Резерфорд еще в 1913 го ду считал знак заряда неопределенным) зарядом. При этом число элементарн ых зарядов оказалось пропорциональным атомному весу. Тем не менее классические модели строения атома страдали весьма глубок ими недостатками. С их помощью никак не удавалось объяснить спектральны е закономерности и устойчивость движения электронов внутри атома. Рано или поздно электроны в модели Резерфорда должны были прекратить движен ие, что прекращало существование атома. В действительности же атомы суще ствовали, не обращая внимания на мрачные пророчества теории. Налицо было вопиющее противоречие между теорией и действительностью, причем проти воречие на уровне самой исходной, самой бедной по содержанию – категори ей существования. Спектральные закономерности еще можно было как-то над еяться вывести, представляя очень хитрым образом движение электронов в округ ядра. Здесь же теория подрубалась под корень. Атом Бора. Идеи о непримиримости законов классической механики и электродина мики во всей их полноте к исследованию внутреннего строения атома выска зывались и до Бора. Мысли о необходимости учета квантового характера изл учения были также не новыми. Тем не менее именно Нильс Бор заслуженно счи тается пионером квантовой теории атома. Имена его предшественников на э том пути – Никольсона, Штарка, Бьеррума и других, на которых Бор не устает ссылаться в своих первых статьях, сейчас мало кому известны. Это можно об ъяснить тем, что упомянутые авторы достигали только частных результато в, не объединенных в сколько-нибудь стройную систему, которая могла бы сл ужить программой целого круга исследований и допускала бы количествен ную проверку на опыте. Нильс Бор родился 7 октября 1885 года в семье профессора физиологии Копенга генского университета Христиана Бора. В 1903 году Бор поступил в Копенгаген ский университет. Еще в студенческие годы Бор выполнил конкурсную работ у по поверхностному натяжению. Работа была удостоена золотой медали Дат ской Академии наук. В 1909 году, спустя два года после окончания Бором универ ситета, эта работа – «Определение поверхностного натяжения воды метод ом колебания струи» – была опубликована в трудах Лондонского Королевс кого общества. Весной 1911 года состоялась защита докторской диссертации Бора на тему «Ан ализ электронной теории металла», в сентябре того же года Бор приехал на стажировку в Кембридж к Дж.Дж. Томсону. Томсон в это время занимался анали зом положительных лучей. Им был разработан метод точного анализа – мето д парабол, с помощью которого он впервые обнаружил у неона существование двух разновидностей атомов: с атомным весом 20 и 22. Продолжая эти исследова ния уже после войны, ученик Томсона Астон открыл изотопы многих стабильн ых элементов. Исследования самого Томсона были обобщены им в монографии «Лучи положительного электричества и их применение к химическому анал изу», вышедшей в 1913 году. Томсон поручил и Бору провести эксперимент с поло жительными лучами. Бор собрал вакуумную установку, однако дело дальше не пошло, и он начал готовить к изданию свою докторскую диссертацию. Томсон отнесся без внимания к работе Бора и не прочитал ее. В том же, 1911 году, когда Бор приехал в Кембридж, сотрудник Томсона Чарльз То мас Рис Вильсон (1869-1959) изобрел замечательный прибор, известный ныне под наз ванием «камера Вильсона». Этот прибор позволяет видеть частицу по остав ляемому ею туманному следу. Резерфорд, приехавший на традиционный ежего дный обед в Кембридж, в своей речи с энтузиазмом отозвался о приборе Виль сона и полученных первых результатах. Бор, который впервые увидел Резер форда на этом обеде, вспоминал, «что наибольшее восхищение у Резерфорда, как это он подчеркивал в своей речи, вызвала настойчивость, с которой Вил ьсон [в то время они уже были связаны тесной дружбой в Кавендишской лабор атории ] продолжал свои исследования по образованию тумана с все более и более усовершенствованными аппарат ами». Великий исследователь ядра ясно видел возможности, открываемые ка мерой Вильсона в изучении ядерных процессов. Позднее в том же Кембридже ученик и сотрудник Резерфорда Блэккет (1897-1974) получил вильсоновскую фотогр афию расщепления ядра азота -частицей, первой ядерной реакции, открытой Резерфордом. Встреча с Резерфордом произвела на Бора огромное впечатление. Вскоре по своим личным делам он побывал в Манчестере, и ему удалось встретиться и п обеседовать с Резерфордом. «Во время беседы, в которой Резерфорд с подли нным энтузиазмом говорил о многих новых перспективах развития физики, о н любезно согласился на мою просьбу о том, чтобы присоединиться к группе, работающей в его лаборатории, после того как ранней весной 1912 года я долже н был закончить свои занятия в Кембридже; там я был сильно увлечен оригин альными идеями Дж.Дж. Томсона, касающимися электронного строения атомов ». В апреле 1912 года Бор приехал в Манчестер. История позаботилась о том, чтобы создатель квантовой модели атома поработал сперва с автором первой мод ели атома, а затем приехал к автору планетарной модели, чтобы на основе эт ой модели создать теорию атома Резерфорда– Бора. Знаменитая статья Бор а, в которой были заключены основы этой теории, начиналась с указания на м одели Резерфорда и Томсона и обсуждения их особенностей и различий. Инте ресно следующее замечание Бора: «Принципиальная разница между моделям и атома, предложенными Томсоном и Резерфордом, заключается в том обстоят ельстве, что силы, действующие на электрон в атоме Томсона, допускают опр еделенные конфигурации и движение элементов, при которых система наход ится в устойчивом равновесии: такие конфигурации, очевидно, не существую т во второй модели атома. Природу этой разницы можно, по-видимому, сделать предельно ясной, если заметить, что среди величин, характеризующих первы й атом, фигурирует некоторая величина – радиус положительной сферы раз мерности длины и того же порядка, что и линейные размеры атома, в то время как среди величин, характеризующих второй атом, – зарядов и масс элемен тов положительного ядра – такой длины не только не имеется, но она не мож ет быть определена только с помощью этих последних величин». Иными слова ми в модели Дж.Дж. Томсона определенность пространственных размеров ато ма вытекает из жесткой количественной определенности элементарного св ойства положительно заряженной части атома, что было естественным с точ ки зрения классического понимания категории структуры. В модели же Резе рфорда определенность размеров атома требовала количественной опреде ленности элементарного отношения (расстояние между ядром и самым удале нным электроном), в то время как классическое понимание категории структ уры устанавливало только качественную определенность элементарных от ношений. Кроме того, с моделью Резерфорда было не совместимо допущение о квазиупр угом характере сил связи электрона с ядром, поскольку все силы взаимодей ствия между частями атома изменялись согласно закону Кулона обратно пр опорционально квадрату расстояния. Модель Томсона, в которой электрон н аходился внутри положительно заряженного «ядра», допускала существова ние таких сил. Тем не менее, несмотря на все эти соображения, эксперимент убедительно г оворил в пользу Резерфорда. Если бы физика целиком осталась на классичес ких позициях, то ей вряд ли удалось бы достигнуть разрешения противоречи й между опытом и «очевидными» физическими соображениями. Поэтому Нильс Бор утверждает: «Каким бы ни было изменение законов движения электронов , представляется необходимым ввести в эти законы величину, чуждую класси ческой электродинамике, то есть постоянную Планка, или, как ее часто назы вают, элементарный квант действия. Благодаря введению этой величины воп рос об устойчивых конфигурациях электронов в атоме существенным образ ом изменяется, так как эта постоянная обладает такой размерностью и знач ением, что может в комбинации с зарядом и массой частиц определить длину требуемого порядка величины». Постоянная Планка символизировала в теории элементарное количество де йствия, которое было сложным по структуре выражением, что видно уже из ее размерности. Элементарность действия имеет поэтому другой статус (чист о количественный) по сравнению с элементарностью свойств и отношений, ко торая носила преимущественно качественный характер. Действие (а вместе с ним и совпадающий с действием по размерности момент количества движения), если встать на точку зрения теории Планка, могло пр инимать только значения, кратные h . Это означало, что из непрерывного множества всех возможных с точки зрения классики орбит электронов – а были возможны орбиты любо го радиуса – отбиралось дискретное множество орбит. Нильс Бор назвал их стационарными орбитами, соответствовавшими стационарным состояниям а тома. Все возражения против модели Резерфорда, по словам Бора, можно устр анить, если допустить, «(1) что динамическое равновесие систем в стационар ных состояниях может обсуждаться с помощью обычной механики, в то время как переход систем между различными стационарными состояниями не може т трактоваться на этой основе; (2) что последний процесс сопровождается ис пусканием гомогенного излучения, для которого соотношение между часто той и количеством испущенной энергии дается теорией Планка». Это и есть знаменитые постулаты Бора, вокруг которых вплоть до 1925 года кон центрировалось развитие теоретической атомной физики. Итак, в модели Бора существовало строго определенное множество дозволе нных орбит, выделенных квантовыми условиями. При этом каждая стационарн ая орбита была устойчивой по определению, и каждой стационарной орбите с оответствовало определенное состояние атома. Вообще говоря, в любом ста ционарном состоянии атом мог находиться неограниченно долго, что ликви дировало единственность устойчивого состояния атома «самого по себе». Среди бесконечного множества стационарных состояний только одно – ос новное состояние – было абсолютно устойчивым в рамках модели. Для нахож дения атома в других состояниях, устойчивых лишь относительно, существо вала некоторая вероятность спонтанного перехода атома в другое, менее в озбужденное состояние. Возможность таких спонтанных переходов была посторонней – в сторону у меньшения энергии состояния, уменьшения степени возбуждения атома. Спо нтанно увеличивать свою энергию атом не мог. Это делало его гораздо мене е «забывчивым». Одно только основное состояние «не помнило» о прошлом поведении атома. Д ля других же стационарных состояний сам факт их существования напомина л о прошлом поведении атома, который мог начать существовать в этом сост оянии, только либо увеличив свою энергию под влиянием внешнего воздейст вия, либо уменьшить энергию в результате перехода из более возбужденног о состояния – спонтанного или вынужденного. Находясь в любом состоянии , кроме основного, атом сохраняет в «снятом виде» отпечаток прошлого сво его поведения. Опираясь на свои допущения, Бор выводит далее новые закономерности для с пектра водорода, принимавшиеся ранее просто как эмпирический факт: форм улу Бальмера и закон Ридберга-Ритца. Очень скоро известные опыты Франка и Герца, по словам одного из авторов, «так убедительно доказали представ ления Бора о стационарных состояниях атома и о появлении излучения при п ереходе из одного состояния в другое с определением частоты из уравнени я h =E 1 -E 2 (где h – постоянная Планка, – частота колебания излучения), что трудно усомниться в их правильн ости». Вторая часть работы Бора посвящена дальнейшему исследова нию вопросов, связанных со строением атомов. В ней впервые четко проводи тся мысль о том, что «вследствие небольших размеров ядра его внутренняя структура не будет оказывать заметного влияния на строение облака элек тронов и, следовательно, не будет никак сказываться на обычных физически х и химических свойствах атома. Последние свойства будут зависеть исклю чительно от полного заряда и массы ядра; внутренняя структура ядра будет влиять только на явления радиоактивности». Бор послал свою статью Резерфорду. Резерфорд сразу понял революционный характер идей Бора и высказал критические замечания по самым фундамент альным пунктам теории Бора. Бор был вынужден поехать в Манчестер с перер аботанным вариантом статьи, чтобы договориться с Резерфордом. Поле длит ельных дискуссий статья Бора и его две последующие статьи были опублико ваны. Однако окончательный ответ на возражения Резерфорда был дан тольк о с созданием квантовой механики, и Бор по существу всю жизнь разрабатыв ал теоретико-познавательные основы физики микромира, уточняя и развива я идеи, начало которым было положено его статьями 1913 года. Сотрудничество Резерфорда и Бора обещало быть длительным и тесным. В мае 1914 года Резерфорд прислал Бору предложение занять в Манчестере освободи вшееся место. Бор с радостью принял это предложение и послал заявление Р езерфорду. Работа Бора в Манчестере началась в тяжелых условиях первой м ировой войны. Резерфорд с рядом сотрудником был в Австралии и возвратилс я оттуда в разгар военных действий. Мозли был призван в армию и убит. Ему у далось сделать замечательное открытие в области рентгеновских спектро в и установить связь между частотами линий характеристического излуче ния и порядковым номером элемента. В декабре 1913 года была опубликована ст атья, в которой он писал: «Полученные результаты имеют большое значение для изучения структуры атома и полностью подтверждают точку зрения Рез ерфорда и Бора». Бор, несмотря на все трудности военного времени, продолжал разрабатыват ь свою теорию. В 1915 году он опубликовал работы «О сериальном спектре водор ода и строении атома» и «Спектр водорода и гелия», «О квантовой теории из лучения в структуре атома». Он развил исследования, выполненные им в Ман честере в августе 1912 года, и опубликовал их под названием «Теория торможе ния заряженных частиц при их прохождении через вещество». В декабре 1915 и в январе 1916 года Арнольд Зоммерфельд (1868– 1951) развил теорию Бора , рассмотрев движение электрона по эллиптическим орбитам и обобщив прав ила квантования Бора. Зоммерфельд дал также теорию тонкой структуры спе ктральных линий, введя релятивистское изменение массы со скоростью. В ег о расчеты вошла безразмерная универсальная постоянная тонкой структу ры: . Бор получил статью Зоммерфельда в Манчестере в марте 1916 года и с восторго м отозвался о ней. Он писал, что «работа Зоммерфельда в значительной степ ени изменила современное понимание квантовой теории». Теория атома пос ле открытия Зоммерфельда стала называться теорией Бора– Зоммерфельда. По возвращении в Копенгаген Бор обнаружил пакет со статьей Эренфеста, со держащей теорию адиабатических вариантов. Эта теория давала критерий к вантующихся величин и до создания квантовой механики была единственно й руководящей нитью при применении правил квантования, предвосхищавше й многие выводы, следующие из статьи Бора. К 1916 году теория Бора начала разрабатываться многими физиками. Была созда на квантовая теория эффекта Зеемана и открытого в 1913 году Штарком (1874-1957) эффе кта влияния электрического поля на спектры. «Область нашей работы, – пи сал Бор Резерфорду, – после получения статьи Эренфеста превратилась из страны с довольно малочисленным населением в донельзя перенаселенное государство». Продолжая развивать свои идеи, Бор сформулировал принцип соответствия (1918), означавший шаг вперед в ответе на вопросы, поставленные Резерфордом. Чрезвычайно существенно, что благодаря Бору Копенгаген превратился в ц ентр теоретической физики. К Бору примкнул молодой физик, ставший его ас систентом, Гендрик Антон Крамерс (1894-1952). Бор создал институт теоретической физики, в организации которого ему деятельную поддержку оказывал Резер форд. В 1922 году Бор получил Нобелевскую премию по физике. В прочитанном им 11 дека бря 1922 года в Стокгольме нобелевском докладе он развернул картину состоя ния атомной теории к этому времени. Одним из наиболее существенных успех ов теории было нахождение ключа к периодической системе элементов, кото рая объяснялась наличием электронных оболочек, окружающих ядра атомов. Огромная физическая интуиция позволила Бору, еще не зная принципа Паули и спина электрона, наметить правильную картину построения периодической системы, исправить ошибку хим иков в классификации редких земель и предсказать существование нового элемента, который и был открыт Костером и Хевеши, давшими ему название га фний. Нильс Бор посвятил всю свою жизнь изучению свойств атома и его строения , 18 ноября 1962 года он неожиданно скончался. Заключение. Таким образом, открытия Резерфорда и Бора являются фундаментальны ми и имеют огромное значение для современной физики и для всего человече ства. История науки учит, что всякий раз, когда человечество овладевает о чередной ступенькой лестницы, ведущей в глубь вещества, это приводит к о ткрытию нового, еще более мощного вида энергии. Горение и взрыв связаны с перестройкой молекул. Внутриатомные процессы сопровождаются выделени ем в миллионы раз большей энергии. Еще большее выделение энергии происхо дит на уровне элементарных частиц. А что будет на следующих ступенях? Отк рытия Резерфорда и Бора доказали, что атом не есть неделимая частица, и да ют возможность современной физике ответить на этот вопрос. Список использованной литера туры: 1. Алексеев И. С. Развитие представлений о структуре атома. М.,1975. 2. Бор Нильс. Три статьи о спектр ах и строении атомов. Москва-Петроград, Госиздат, 1922. 3. Кедров Ф. Эрнест Резерфорд. М.: Атомиздат, 1965. 4. Кудрявцев Л. С. Курс истории фи зики. М., 1982. 5. Льоцци Марио. История физики. М., 1970. 6. Мэрион Дж. Б. Физика и физическ ий мир. М., 1975. 7. Резерфорд Эрнест. Избранные научные труды. М., 1971. Введение. 1 Представления о строении атома до Резерфорда. 1 Атом Резерфорда. 3 Атом Бора. 5 Заключение. 5 Список использованной литературы: 5