Физический энциклопедический словарь - энергия атома и её квантование.

T=¹/2mv² = ²/2m, (1) где т — масса, v — скорость, р=mv — импульс эл-на; потенц. энергия А.

U=U(r)=- е²/r (2) зависит только от расстояния r эл-на от ядра. Графически ф-ция U(r) изображается кривой (рис. 1, а), неограниченно убывающей (возрастающей по абс. значению) при уменьшении r, т. е. при приближении эл-на к ядру. Значение U(r) при г принято за нуль. Если полная энергия ξ=Т+U<0, то движение эл-на явл. связанным: оно ограничено в пр-ве значением r=rмакс , при к-ром T=0, ξ=U(rмакс). При g=T+U>0 движение эл-на явл. свободным &mdash; он может уйти на бесконечность с энергией ξ=Т=¹/2mv², т.е. при ξ>0 А. водорода становится положит. ионом Н⁺ .

А. явл. квант. системой, т. е. подчиняется квантово-механич. законам (см. Квантовая механика); его осн. хар-ка — полная внутр. энергия ξ, к-рая может принимать лишь одно из значений дискр. ряда:

ξ1, ξ2, ξ3, ... (ξ1<ξ2<ξ3<...). (3)

Промежуточными значениями ξ А. обладать не может. Каждому из «дозволенных» значений ξ соответствует

одно или неск. стационарных (неизменных во времени) квант. состояний А. Энергия А. может изменяться только скачкообразно — путём квантового перехода А. из одного стационарного состояния в другое.

Графически возможные значения энергии А. изображают в виде схемы уровней энергии — горизонт. прямых, проведённых на расстояниях, соответствующих разностям «дозволенных» энергий (рис. 1, б). Самый нижний уровень ξ1, отвечающий минимальной возможной энергии, наз. основным, все остальные (ξn>ξ1, , n=2, 3, . . .) — возбуждёнными, т. к. для перехода на них А. необходимо возбудить — сообщить ему извне энергию ξn-ξ1.

Квантование энергии А. явл. следствием волн. св-в эл-нов (см. Корпускулярно-волновой дуализм). Согласно квант. механике, движению микрочастицы с импульсом р соответствует длина волны =h/p, для эл-на в А. ~10^-8см, т. е. порядка линейных размеров А. Связанное движение эл-на в А. (ξ<0) схоже со стоячей волной, его следует рассматривать как сложный колебат. процесс, а не как движение матер. точки по траектории. Для стоячей волны в огранич. объёме возможны лишь определ. значения ; для модели атома Бора, согласно к-рой эл-н движется в А. по определ. орбитам, возможными будут те круговые орбиты, на к-рых укладывается целое число  Определ. значениям  соответствуют определ. значения р и ξ.

Свободное движение эл-на, оторванного от А., подобно распространению бегущей волны в неогранич. объёме, для к-рой возможны любые значения ; его энергия не квантуется и имеет непрерывный энергетический спектр. Такая непрерывная последовательность энергий характерна для ионизованного А., т. е. при ξ>0. Значение ξ=0 соответствует границе ионизации А., а разность ξ-ξ1 равна энергии ионизации из осн. состояния ξион (для водорода ξион=13,6 эВ).