今日は、原子のエネルギー準位とは何か、人がこの概念に出くわしたとき、そしてそれがどこに適用されるかについて話します。
人々は最初に自然科学に出会う学校で。そして、研究の7年目に、子供たちが生物学と化学の新しい知識をまだ面白いと思うなら、高校で彼らは恐れ始めます。原子物理学の転換が来るとき、この分野の教訓はすでに理解できない問題への嫌悪感だけを刺激します。しかし、今や退屈な学校の科目に変わったすべての発見には、取るに足らない話と有用なアプリケーションのすべての武器があることを覚えておく価値があります。世界がどのように機能するかを知ることは、中に何か面白いものが入った箱を開けるようなものです。あなたはいつも秘密のコンパートメントを見つけて、そこに別の宝物を見つけたいと思っています。今日は、原子物理学の基本概念の1つである物質の構造についてお話します。
古代ギリシャ語から、「アトム」という言葉が翻訳されています「不可分、最小」として。この見方は、科学の歴史の結果です。一部の古代ギリシャ人とインド人は、世界のすべてが小さな粒子で構成されていると信じていました。
近代史では、化学の実験は物理的な研究よりもはるかに早く作られました。 17世紀と18世紀の学者は、主に国、国王、または公爵の軍事力を高めるために働きました。そして、爆発物や火薬を作るためには、それらが何でできているかを理解する必要がありました。その結果、研究者たちは、いくつかの要素が特定のレベルを超えて分割できないことを発見しました。これは、化学的性質の最小のキャリアがあることを意味します。
しかし、彼らは間違っていました。原子は複合粒子であることが判明し、その変化する能力は量子的な性質のものです。これは、原子のエネルギー準位の遷移によっても証明されます。
19世紀の終わりに、科学者たちは近づきました物質の最小粒子の研究に近づきました。たとえば、原子には正と負の両方の電荷を持つ成分が含まれていることは明らかでした。しかし、原子の構造は不明でした。位置、相互作用、その元素の重量の比率は謎のままでした。
ラザフォードはアルファ粒子散乱実験を行いました薄い金箔。彼は、原子の中心に重い正の元素があり、端に非常に軽い負の元素があることを発見しました。これは、異なる電荷のキャリアが互いに類似していない粒子であることを意味します。これは原子の電荷を説明しました：元素はそれらに追加されるか、または削除される可能性があります。システム全体の中性を維持する平衡に違反し、原子は電荷を獲得しました。
後でそれが判明しました：軽い負の粒子は電子であり、重い正の原子核は2種類の核子（陽子と中性子）で構成されています。陽子は、前者が正に帯電していて重いという点でのみ中性子と異なりましたが、後者は質量しかありませんでした。原子核の組成と電荷を変えることは困難です：それは信じられないほどのエネルギーを必要とします。しかし、原子は電子で割るのがはるかに簡単です。電子を「奪う」ことをいとわない電気陰性原子が多く、電気陰性度が低く、電子を「あきらめる」可能性が高くなります。これが原子の電荷が形成される方法です。電子が過剰な場合は負であり、不足している場合は正です。
しかし、原子のこの構造は科学者を困惑させました。当時の支配的な古典物理学によれば、常に原子核の周りを移動していた電子は、電磁波を継続的に放出しなければなりませんでした。このプロセスはエネルギーの損失を意味するため、すべての負の粒子はすぐに速度を失い、コアに落下します。しかし、宇宙は非常に長い間存在しており、地球規模の大災害はまだ発生していません。古すぎる問題のパラドックスは醸造でした。
ボーアの仮定は、矛盾を説明することができました。そして、これらは単なるステートメントであり、未知への飛躍であり、計算や理論によってサポートされていませんでした。仮定によれば、原子には電子のエネルギー準位がありました。それぞれの負に帯電した粒子は、これらのレベルにしか存在できませんでした。軌道間の遷移（いわゆるレベル）はジャンプによって実行され、電磁エネルギーの量子が放出または吸収されます。
その後、プランクが量子を発見したことで、この電子の振る舞いが説明されました。
遷移に必要なエネルギー量は、原子のエネルギー準位間の距離によって異なります。それらが互いに離れるほど、放出または吸収される量子は大きくなります。
ご存知のように、光は量子です。電磁界。したがって、原子内の電子が高いレベルから低いレベルに移動すると、光が生成されます。この場合、反対の法則も適用されます。電磁波が物体に当たると、その電子が励起され、より高い軌道に移動します。
さらに、原子のエネルギー準位化学元素の種類ごとに異なります。軌道間の距離のパターンは、水素と金、タングステンと銅、臭素と硫黄で異なります。したがって、任意のオブジェクト（星を含む）の発光スペクトルの分析により、その中に存在する物質と量が明確に決定されます。
この方法は非常に広く使用されています。スペクトル分析が使用されます：
このリストは大まかにどれだけを示しています原子内の電子レベルの発見は有用であることが判明しました。電子レベルは最も粗く、最大です。より小さな振動レベルとさらに細かい回転レベルがあります。しかし、それらは複雑な化合物、つまり分子と固体にのみ関係します。
カーネルの構造はまだそうではないと言わなければなりません最後まで調査した。たとえば、なぜ特定の数の陽子がそのような数の中性子に対応するのかという質問に対する答えはありません。科学者たちは、原子核には一種の電子レベルの類似物も含まれていると示唆しています。ただし、これはまだ証明されていません。
