Разработка теории атома водорода во многом предопределила становление квантовойфизики. Водород – самый распространенный химическ

Разработка теории атома водорода во многом предопределила становление квантовой физики. Водород – самый распространенный химический элемент во Вселенной, представляющий собой связанное состояние протона р+ и электрона e − . Это простейшая атомноподобная система, которая достаточно точно может быть описана аналитически. Впервые такое описание представлено в модели Бора, основанной на постулировании того, что электроны могут двигаться вокруг ядра (протона) только по определенным орбитам, находясь на которых они не излучают [1]. Стационарными являются лишь те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянной Планка. Модель Бора достаточно точно описывает строение атома водорода, однако она не объясняет, почему существуют указанные стационарные орбиты, почему электроны, двигаясь по орбитам, не излучают, почему для описания движения электрона используется постоянная Планка, являющаяся коэффициентом пропорциональности между энергией и частотой другой частицы – фотона, почему стабильна только одна орбита с радиусом 0,53∙10-10м, почему частота излучения пропорциональна разности энергий стационарных состояний атома? Теория атома водорода получила развитие в квантовой механике [2], основанной на решении задачи движения электрона в кулоновском поле ядра (уравнение Шредингера с потенциальной энергией взаимодействия электрона с ядром). С электроном в квантовой механике отожествляют волну де Бройля, длина которой λ = h/mv, где h – постоянная Планка, m – масса, v – скорость электрона. Уравнение Шредингера имеет решение только при определенных дискретных значениях энергии взаимодействия электрона с ядром, совпадающих с набором дискретных значений энергии в модели Бора. Согласно квантовой механике положение электрона в атоме описывается волновой функцией, определяющей плотность вероятностей нахождения электрона в заданной области пространства в данной момент. Вместо орбит электрона в квантовой механике используется понятие «орбитали» с наиболее вероятными радиусами, совпадающими с радиусами стационарных орбит по Бору. Разрешенными являются только те орбиты, на которых укладывается целое число волн де Бройля.