КЛАССИЧЕСКИЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ АТОМ В СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ
Электромагнитная устойчивость атомов
Наиболее наглядно эффективность последовательного применения законов классической физики в области микромира можно продемонстрировать на примере объяснения строения атома.
Общепринято считать, что законы классической физики не в состоянии объяснить устойчивость стационарных орбит в атомах. По общим представлениям классической электродинамики электрон, движущийся в атоме по замкнутой круговой или эллиптической орбите, из-за наличия центростремительного ускорения должен излучать энергию в виде электромагнитных волн. Принято также считать, что это излучение должно привести к непрерывной потере энергии и как следствие к падению электрона на ядро.
Рассмотрение только этой стороны процесса движения электрона в атоме, действительно, не может обеспечить устойчивости атома и требует для объяснения экспериментальных данных квантово-механических постулатов Бора по планетарной модели атома. На самом деле подобное рассмотрение является неполным.
Более глубокий анализ данного явления показал, что обычной теории Максвелла - Лоренца с учетом законов сохранения энергии и механического момента вполне достаточно, чтобы установить факт невозможности излучения поперечных электромагнитных волн для электрона, находящегося на круговой или эллиптической орбите вокруг ядра, а также сформулировать те условия, при которых это излучение вполне возможно.
Величины напряженностей электрического Е и магнитного Н полей в дальней (волновой) зоне атома могут быть вычислены при помощи несложных расчетов, разработанных Фейнманом и подробно изложенных в работах [1, 2, 10]. При этом следует учесть, что фактически излучателем в атоме является не диполь Герца, а отдельно движущийся электрон, что подробно изложено в упомянутых выше работах Фейнмана. Но подробный расчет полей можно и не делать, а достаточно просто провести анализ выполнения известных законов сохранения в классической физике.
Новым здесь является то, что при рассмотрении процесса излучения электромагнитной энергии движущимся электроном необходимо учитывать не только закон сохранения энергии, но и законы сохранения импульса и момента количества движения в системе.
Физики, теоретически знакомые с этой истиной, при конкретном рассмотрении атома ее почему-то упускали из виду.
Необходимо отметить, что движение электрона в атоме характеризуется не только полной энергией, но также механическим моментом и проекцией этого момента на ось симметрии. Если электрон будет излучать энергию и вследствие этого изменять параметры своей траектории, то он будет вынужден изменить и характеристики своего механического момента, который для центральных движений очень тесно связан с полной энергией.
Однако с помощью только одних поперечных электромагнитных волн электрону не удастся изменить свой механический момент или его проекцию. Поэтому излучение этих волн без учета изменения механического момента теоретически невозможно. Полный текст: