Тайны академических теорий спектров

,

Как видно (33), при формировании спектра атома водорода квантуются частоты , излучаемых и поглощаемых фотонов, а значит, и частоты вращения электронов относительно своих осей и, как следствие - их собственные магнитные моменты. А где же частота вращения электрона вокруг ядра атома? Нет её. В энергетической модели этого закона (17) нет и энергии, соответствующей орбитальному движению электрона [3].

Удивительный факт. Почти сто лет мы полагали, что электрон в атоме вращается вокруг ядра, как планета вокруг Солнца. Но закон формирования спектра атома водорода (17) отрицает орбитальное движение электрона. Нет в этом законе энергии, соответствующей орбитальному движению электрона, а значит, и нет у него такого движения [3].

Закон Кулона позволяет определить расстояние между протоном и электроном в момент пребывания его на любом энергетическом уровне. Поскольку энергия связи протона с электроном в этом случае равна то при имеем [3]

Подставим в формулы (17) и (19) и , а в формулу (34) - , определённые по формуле (28) из экспериментальных данных. В результате получим теоретические значения (теор.) энергий фотонов, поглощаемых или излучаемых электроном при его энергетических переходах в атоме водорода, которые практически полностью совпадают с экспериментальными (эксп.) значениями этих энергий, энергии связей этого электрона с ядром атома, а также расстояния между протоном и электроном, соответствующие разным энергетическим уровням электрона в атоме водорода (табл. 27, рис. 5) [3].

Таблица 27. Спектр атома водорода, энергии связи между протоном и электроном, и расстояния между ними [3]

Из закона спектроскопии (17) следует, что энергии поглощаемых и излучаемых фотонов при переходе электрона между энергетическими уровнями и рассчитываются по формуле [3]

Нетрудно видеть, что формула (35) аналогична боровской формуле (2). С той лишь разницей, что перед скобками стоит не энергия ионизации атома водорода, а энергия связи электрона с ядром атома в момент пребывания его на первом энергетическим уровне. Для электрона атома водорода она равна энергии его ионизации .

Обратим внимание на то, что для перехода с первого энергетического уровня на второй электрон должен поглотить фотон с энергией [3]

Как видно, эта величина совпадает с результатом расчета (3) по боровской формуле (2). Рассчитаем энергию фотона, излучаемого электроном при переходе со второго энергетического уровня на первый [3].

Отрицательный знак энергии фотона (37) соответствует процессу вычитания этой энергии из общей энергии электрона.

Рис. 6. Схема энергетических переходов электрона атома водорода [3]

А теперь обратим внимание на структуру атома водорода (рис. 6, 7). Это - линейная структура, которую можно представить в виде стержня, на одном конце которого расположен электрон, а на другом - протон. Разноименные электрические поля сближают протон и электрон, а одноименные магнитные полюса ограничивают это сближение. Из этого следует, что векторы магнитных полей электрона и протона в атоме водорода направлены противоположно друг другу (рис. 7).

Рис. 7. Схема модели атома водорода: - электрон, - протон

Известен экспериментальный факт сближения траекторий поляризованных фотонов с одинаковой циркулярной поляризацией, то есть со спинами направления которых совпадают [3].

Рис. 8. Первая схема прецессионного взаимодействия протона с электроном в магнитном поле

Аналогичное явление происходит и при взаимодействии спинов электрона и протона. Процесс соединения протона с электроном протекает устойчивее, если они будут вращаться в одну сторону. В результате векторы их спинов будут также направлены в одну сторону (рис. 7). Это возможно лишь в том случае, когда у одной из этих частиц направления магнитных моментов и спинов будут совпадать, например, у электрона, а у другой - протона направления аналогичных векторов будут противоположны (рис. 7).

Рис. 9. Вторая схема прецессионного взаимодействия протона с электроном в магнитном поле в момент формирования атома водорода

Считается, что отрицательный заряд электрона делает направления векторов его спина и магнитного момента противоположными [1]. Поскольку электрон получил отрицательный заряд, а протон положительный не в результате какого-то эксперимента, а в результате соглашения между учеными, то вопрос об истинном взаимном направлении векторов спинов и магнитных моментов у этих частиц остаётся пока открытым. Дальше мы увидим, что вариант, когда у электрона направления этих векторов совпадают, а у протона - противоположны, наиболее предпочтителен. Поэтому на данном этапе поиска мы принимаем направления векторов и у электрона совпадающими, а у протона - противоположными. Тогда модель атома водорода будет такой, как показана на рис. 7 [3].

Поскольку магнитный момент электрона почти на два порядка больше магнитного момента протона, то внешнее магнитное поле сильнее действует на электрон чем на протон. В результате свободный электрон получает более устойчивую ориентацию в магнитном поле, а свободный протон - менее устойчивую. Поэтому у нас есть основания предположить, что в момент формирования атома водорода протон меняет свою ориентацию, приближаясь к электрону (рис. 8, и 9).

Если векторы магнитных моментов электрона и протона , совпадают по направлению в момент формирования атома водорода, то векторы их спинов оказываются противоположно направленными. Направления вращений электрона и протона также будут противоположны, в результате протон поглощает такие электроны и превращается в нейтрон [3].

Таким образом, электрон и протон - вращающиеся волчки и если нет силы, ограничивающей направления их спинов , то ротационные поля, которые неизбежно формируются в окрестностях их поверхностей, легко приводят их оси вращения в соосное состояние и разноименные электрические потенциалы сближают их, а одноименные магнитные полюса ограничивают это сближение.

В момент соединения электрона с протоном разные скорости их вращения формируют условия для излучения фотона. После излучения одного фотона электрон ступенчато приближается к протону и вновь излучает фотон. Ступени, на которых задерживается электрон, названы нами энергетическими уровнями. Мы уже показали, что процесс формирования атома водорода начинается примерно со 108 энергетического уровня, а процесс соединения двух атомов в молекулу водорода происходит в момент, когда электроны двух атомов окажутся примерно на четвертых или третьих энергетических уровнях [3].

А теперь представим, что свободные электроны и протоны оказались в магнитном поле. Оно сразу ориентирует векторы их магнитных моментов вдоль поля и появляются ограничения на процесс формирования атома водорода. Так как магнитный момент электрона больше магнитного момента протона , то он занимает более устойчивое положение в магнитном поле, а протон менее устойчивое. Поэтому на ориентацию вектора его магнитного момента будет влиять не только внешнее магнитное поле, но и ротационное поле в окрестностях электрона. В результате в момент соединения протона с электроном у протона появляется прецессия, которая влияет на процесс излучения фотонов. Угол этой прецессии начинает квантоваться и бывшая единая спектральная линия, которая формируется при отсутствии магнитного поля, начинает расщепляться.

Известно, что энергию указанной прецессии характеризует гироскопический момент протона, действующего на него в момент, когда он сближает ориентацию своего спина со спином электрона (рис. 8, 9). Величина вектора гироскопического момента определяется по формуле

,

здесь - масса протона; - радиус протона; - угловая частота вращения протона; - угловая частота прецессии протона, она совпадает с направлением вектора угловой частоты вращения электрона ; - угол между направлениями векторов и .

Обратим внимание читателя на то, что соотношение (38) - векторное произведение векторов - вращения протона относительно своей оси и вектора прецессии протона.

Так как внешнее магнитное поле более устойчиво ориентирует электрон, то в момент формирования атома водорода прецессирует в основном протон. На рис. 8 и 9 показаны схемы их прецессии. Для ясности обозначим - спин электрона, - спин протона. Вполне естественно, что они равны постоянной Планка

Как видно (38) и (рис. 8 и 9), гироскопический момент, действующий на протон, зависит главным образом от угла . При гироскопический момент протона становится равным нулю. Это означает завершение процесса прецессии протона и переход атома водорода (электрон + протон) в стабильно ориентированное положение.

Вектор гироскопического момента (38) характеризует процесс прецессии только качественно. Модуль этого вектора будет равен скалярному произведению векторов , .

Есть основания полагать, что процесс излучения фотонов электроном начинается при определенных значениях угла и мы можем рассчитать эти значения. В таблице 28 приведены длины волн фотонов возбуждения излучаемых электроном атома водорода при наличии внешнего магнитного поля.

Таблица 28. Энергии и длины волн фотонов, излучаемых электроном атома водорода при наличии внешнего магнитного поля [4]

Когда вектор гироскопического момента (38) также равен нулю. Прецессия отсутствует и излучается фотон с наименьшей энергией (табл. 28).

Когда , то возможны два варианта взаимодействия протона с электроном: первый протон и электрон взаимодействуют южными магнитными полюсами (рис. 7) и второй - когда протон и электрон взаимодействуют северными магнитными полюсами (рис. 9). Можно полагать, что в первом случае излучается фотон с энергией , а во втором - с энергией (табл. 28).

Вполне естественно, что это только гипотеза, но она не хуже прежней объясняет причину расщепления спектральных линий атома водорода на энергетических уровнях n=2, n=3 и n=4 (табл. 28).

Используя формулу гироскопического момента (38) и результаты табл. 3, мы можем определить угол прецессии для первого варианта взаимодействия электрона с протоном (рис. 7) по формуле

.

Для второго варианта взаимодействия электрона с протоном (рис. 9) этот угол будет равен

.

Мы не знаем причину небольших различий угла прецессии протона, при котором расщепляется спектральная линия. Единственное различие лишь только в том, что в первом варианте (40), (рис. 8) электрон и протон взаимодействуют южными магнитными полюсами, а во втором варианте (41), (рис. 9) - северными.

Заключение

Академикам давно пора понять, что, хваля Эйнштейна и получая академические звания за эту похвалу, они служили не научной истине, и сами сформировали для себя наказание, потеряв научный интеллект.

Источники информации

1. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.: Мир, 1975.

2. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10-го класса. М. «Оникс 21 век», «Мир и образование». 2004. 350 с.

3.Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. 6-е издание. Краснодар, 2006. 540 с.

4. Стриганов А.Р., Одинцова Г.А. Таблицы спектральных линий. М.: Наука. 1977.

5. Канарёв Ф.М. Фундаментальные междисциплинарные знания. Учебник для научных экспертов. Том I и Том II.

Размещено на Allbest.ru