Просмотр кода страницы Атомная физика

{{Атомная физика}}
'''А́томная фи́зика''' — раздел [[Физика|физики]], изучающий строение и свойства [[атом]]ов<ref name="bse">{{БСЭ3|автор=Ельяшевич М. А., Штейнман Р. Я.|заглавие=Атомная физика|том=2}}</ref>. Атомная физика возникла в конце XIX — начале XX века в результате экспериментов, установивших, что атом представляет собой систему из положительно заряженного [[ядро атома|ядра]] и отрицательно заряженных [[электрон]]ов, и получила своё развитие в связи с созданием [[Квантовая механика|квантовой механики]], объяснившей структуру атома.
Строение атомного ядра изучается в [[Ядерная физика|ядерной физике]].

== Общие сведения ==
Атомная физика — раздел [[Физика|физики]], изучающий строение и свойства атомов, [[ион]]ов и [[Электронная конфигурация|электронных конфигураций]], а также элементарных процессов, в которых они участвуют. Атомная физика оперирует линейными размерами около {{e|−8}} см и энергиями порядка 1 эВ<ref name=femto>{{cite web |url=http://femto.com.ua/articles/part_1/0222.html |title=Атомная физика |author=Ельяшевич M. А. |publisher=Энциклопедии физики и техники |access-date=2015-12-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20151030082814/http://femto.com.ua/articles/part_1/0222.html |archive-date=2015-10-30 |url-status=live }}</ref>. Основной задачей атомной физики является определение всех возможных состояний атома.

Основные разделы атомной физики — [[теория атома]], [[атомная спектроскопия]], [[рентгеноспектральный анализ]], [[радиоспектроскопия]], [[физика атомных столкновений]].

В основе современной атомной физики лежит квантово-механическая теория, которая описывает физические явления на атомно-молекулярном уровне. Атомная физика рассматривает атом, как систему из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Свойства этой системы и элементарные процессы, протекающие в ней, определяются [[Электромагнитное взаимодействие|электромагнитным взаимодействием]], в отличие от [[Ядерная физика|ядерной физики]] и [[Физика элементарных частиц|физики элементарных частиц]], где фундаментальную роль играют [[сильное взаимодействие]] и [[слабое взаимодействие]]<ref name=femto></ref>.

== История ==
Идея о существовании мельчайших неделимых частиц — атомов, впервые была сформулирована [[Древняя Греция|древнегреческими]] философами [[Левкипп]]ом, [[Демокрит]]ом и [[Эпикур]]ом<ref>{{статья|автор= Солопова М. А.|заглавие=Античный атомизм: к вопросу о типологии учений и истоках генезиса|ссылка=http://iph.ras.ru/solopova_atomizm.htm|язык=ru|издание=[[Вопросы философии]] |тип=|год=2011|номер=8|том=|страницы=157—168|archive-url= https://www.webcitation.org/6GCjzAIvc?url=http://iph.ras.ru/solopova_atomizm.htm |archive-date= 2013-04-28 }}</ref>. В XVII веке эта идея получила продолжение в трудах французских философов [[Гассенди, Пьер|П. Гассенди]]<ref>{{ВТ-МЭСБЕ|Атомизм}}</ref> и [[Декарт, Рене|Р. Декарта]], английского химика [[Бойль, Роберт|Р. Бойля]]. [[Атомизм|Атомистика]] этого периода носила скорее умозрительный характер, представления об атомах были, как о постоянных, неделимых частицах, разнообразных размеров и форм, лишённых химических и физических свойств, из сочетания которых состоят все материальные тела. В работах [[Ньютон, Исаак|И. Ньютона]] и [[Ломоносов, Михаил Васильевич|М. В. Ломоносова]] высказывались предположения о возможности соединения атомов в более сложные структуры — [[корпускулы]].

Ускоренное развитие [[Химия|химии]] в конце XVIII — начале XIX веков привело к пересмотру некоторых аспектов атомистического учения. Английский учёный [[Дальтон, Джон|Дж. Дальтон]] сделал предположение о том, что атом — это мельчайшая частица [[Химический элемент|химического элемента]] и атомы различных химических элементов имеют разную [[Атомная масса|массу]], которая является основной характеристикой атома. Работы итальянских учёных [[Авогадро, Амедео|А. Авогадро]] и [[Канниццаро, Станислао|С. Канниццаро]] определили строгие разграничения между атомом и [[Молекула|молекулой]]. В XIX веке также были открыты оптические свойства атомов, немецкими физиками [[Кирхгоф, Густав|Г. Кирхгофом]] и [[Бунзен, Роберт Вильгельм|Р. Бунзеном]] было положено начало спектрального анализа. В 1869 [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д. И. Менделеев]] открыл [[Периодическая система химических элементов|периодический закон химических элементов]].

Важнейшими вехами в истории атомной физики были открытие [[электрон]]а в 1897 году английским физиком [[Томсон, Джозеф Джон|Дж. Дж. Томсоном]] и [[Радиоактивный распад|радиоактивного распада]] французскими учёными [[Склодовская-Кюри, Мария|М. Склодовской-Кюри]] и [[Кюри, Пьер|П. Кюри]], они изменили представление об атоме как о системе взаимодействующих заряженных частиц, согласно теории голландского физика [[Лоренц, Хендрик Антон|Х. Лоренца]]. На основании этих исследований, [[Томсон, Джозеф Джон|Томсон]] предложил в 1903 году [[Модель атома Томсона|модель атома]] в виде сферы с положительным зарядом, с вкраплениями небольших по размеру частиц с отрицательным зарядом — электронов, удерживающихся в атоме за счёт равенства силы притяжения положительного заряда силам взаимного отталкивания электронов.

Дальнейшие изучения радиоактивности [[Содди, Фредерик|Ф. Содди]] привели к открытию [[Изотопы|изотопов]], тем самым разрушив научные представления об абсолютной идентичности всех атомов одного химического элемента. Важную роль сыграло также исследование [[Столетов, Александр Григорьевич|А. Г. Столетовым]] [[фотоэффект]]а и дальнейшее объяснение этого явления [[Эйнштейн, Альберт|А.Эйнштейном]].
[[Файл:Plum pudding atom.svg|thumb|Модель атома Томсона]]

[[Модель атома Томсона|Модель Томсона]] была опровергнута в 1909 году его учеником [[Резерфорд, Эрнест|Э. Резерфордом]], который предложил [[Планетарная модель атома|планетарную модель атома]], с находящимся в центре массивным положительным плотным ядром, вокруг которого, как планеты вокруг [[Солнце|Солнца]], обращаются  электроны, число которых в нейтрально заряженном атоме таково, чтобы их суммарный отрицательный заряд компенсировал положительный заряд ядра. [[Мозли, Генри|Г. Мозли]] выяснил, что заряд ядра увеличивается от одного [[Химический элемент|химического элемента]] к следующему на одну элементарную единицу заряда, равную заряду электрона, но с противоположным знаком, а численно заряд атомного ядра, в единицах элементарного заряда, равен порядковому номеру элемента в [[Периодическая система химических элементов|периодической системе]].
[[Файл:Elektronskal 56.svg|thumb|Планетарная модель атома]]

[[Планетарная модель атома]] обладала рядом недостатков, из которых самым существенным был связан с теоретически неизбежной потерей энергии электрона: так как электрон вращается вокруг атома, то на него действует центростремительное ускорение, а согласно формуле [[Лармор, Джозеф|Лармора]] любая заряженная частица, движущаяся с ускорением, излучает энергию. Если электрон теряет энергию, то в конце концов он должен упасть на [[Атомное ядро|ядро]], чего в реальности не происходит. Уточнение модели атома стало возможным только с позиции совершенно новых представлений об атоме, открытых немецким физиком [[Планк, Макс|М. Планком]], который вводит в науку понятия [[квант]]ов.

В 1905 году [[Эйнштейн, Альберт|А. Эйнштейн]] предложил квантовое объяснение явления [[фотоэффект]]а, определив квант света как особую частицу, позднее названую [[фотон]]ом. В 1913 году [[Бор, Нильс|Н. Бор]] предположил, что электрон может вращаться вокруг ядра только на строго определённых орбитах, не меняя своей энергии сколь угодно долгое время. При переходе электрона с орбиты на орбиту затрачивается или выделяется определённая энергия — квант энергии<ref>{{Cite web |url=http://e-science.ru/node/4414 |title=Планетарная модель атома. Постулаты Бора |access-date=2019-04-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180627235324/http://e-science.ru/node/4414 |archive-date=2018-06-27 |url-status=dead }}</ref>.
[[Файл:Bohr atom model-ru.svg|thumb|Модель атома Бора]]

[[Боровская модель атома|Модель атома]] Бора получила экспериментальное подтверждение в [[Опыт Франка — Герца|опытах]] немецких физиков [[Франк, Джеймс|Дж. Франка]] и [[Герц, Густав|Г. Герца]].

Теория атомных оптических спектров была развита в работах немецкого физика [[Зоммерфельд, Арнольд|А. Зоммерфельда]], который предположил, что электроны в атоме движутся по более сложным эллиптическим орбитам. 

Квантовая теория атома объяснила структуру характеристических спектров [[Рентгеновское излучение|рентгеновского излучения]] и периодичность химических свойств атомов. Однако с дальнейшим развитием атомной физики [[Боровская модель атома|квантовая модель атома]] перестала объяснять новые экспериментальные данные.

Французским физиком [[Де Бройль, Луи|Л. де Бройлем]] было высказано предположение о двойственной природе движения микрообъектов, в частности электрона. Эта теория послужила одной из основ для  создания [[Квантовая механика|квантовой механики]], в работах немецких физиков [[Гейзенберг, Вернер|В. Гейзенберга]] и [[Борн, Макс|М. Борна]], австрийского физика [[Шрёдингер, Эрвин|Э. Шрёдингера]] и английского физика [[Дирак, Поль Адриен Морис|П. Дирака]]; и созданной на её основе современной квантово-механической теории атома<ref name="bse"/>.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга |заглавие=Physics of Atoms and Molecules |год=2002 |издательство=[[Prentice Hall]] |издание=2nd |isbn=978-0-582-35692-4 |язык=en |автор=Bransden, BH; Joachain, C. J.}}
* {{книга |заглавие=Atomic Physics |год=2004 |издательство=[[Издательство Оксфордского университета|Oxford University Press]] |isbn=978-0-19-850696-6 |язык=en |автор=Foot, C. J. }}
* {{книга |заглавие=Atomic Spectra and Atomic Structure |ссылка=https://archive.org/details/atomicspectraato0000herz |год=1979 |издательство=Dover |место=New York |isbn=978-0-486-60115-1 |ref=Herzberg |язык=en |автор=Herzberg, Gerhard}}
* {{книга |заглавие=The Theory of Atomic Spectra |год=1935 |издательство=[[Издательство Кембриджского университета|Cambridge University Press]] |isbn=978-0-521-09209-8 |язык=en |автор=Condon, E.U.; Shortley, G.H.}}
* {{книга |заглавие=The Theory of Atomic Structure and Spectra |ссылка=https://archive.org/details/theoryofatomicst0000cowa |год=1981 |издательство=[[University of California Press]] |isbn=978-0-520-03821-9 |язык=en |автор=Cowan, Robert D.}}
* {{книга |заглавие=Atomic Many-Body Theory |год=1986 |издание=Second |издательство=[[Springer Science+Business Media|Springer-Verlag]] |isbn=978-0-387-16649-0 |язык=en  |автор=Lindgren, I.; Morrison, J.}}
* {{книга |заглавие=От натурфилософии к классической физике: история развития физики с античных времен до XIX века|год=2007|издательство=[[ДВГТУ]] |isbn=978-5-7596-0739-7 |язык=ru |автор=[[Зауткин, Валерий Васильевич|Зауткин В.В.]]}}

{{Внешние ссылки}}
{{Разделы атомной физики|state=expanded}}
{{Разделы физики}}
{{rq|
{{обновить|дата=2015-12-15}}
{{нет источников|дата=2015-12-15}}
}}

[[Категория:Атомная физика]]