**Атамная фізіка** — раздзел фізікі, які вывучае будову і станы атамаў. Узнікла ў канцы XIX — пачатку ХХ ст. У выніку эксперыментаў вызначаўшых, што атам уяўляе сістэму з дадатна зараджанага ядра і адмоўна зараджаных электронаў. Вялікі штуршок у развіцці атамнай фізікі далі вопыты Рэзерфорда па рассейванні α-часціц.

Агульныя звесткі
----------------

Атамная фізіка — раздзел фізікі, які вывучае будову і ўласцівасці атамаў, іонаў і электронных канфігурацый, а так сама элементарных працэсаў, у якіх яны удзельнічаюць. Атамная фізіка карыстаецца лінейнымі памерамі каля ×10−8 см і энергіямі каля 1 эВ. Асноўнай мэтай атамнай фізікі з’яўляецца вызначэнне ўсіх магчымых станаў атама. Асноўныя раздзелы атамнай фізікі: тэорыя атама, атамная спектралогія, рэнтгенаспектральны аналіз, радыёспектраскапія, фізіка атамных сутыкненняў.

У аснове сучаснай атамнай фізікі знаходзіцца квантава-механічная тэорыя, якая апісвае фізічныя з’явы на атамна-малекулярным узроўні. Атамная фізіка разглядае атам як сістэму з дадатна зараджаным ядром і адмоўна зараджанымі электронамі.

Ізаляваныя атамы
----------------

Атамная фізіка ў першую чаргу разглядае атамы ў ізаляцыі. Атамныя мадэлі будуць складацца з аднаго ядра, якое можа быць акружана адным ці некалькімі звязанымі электронамі. Ён не звязаны з утварэннем малекул (хоць вялікая частка фізікі ідэнтычная) і не разглядае атамы ў цвёрдым стане як кандэнсаваныя рэчывы. Ён звязаны з такімі працэсамі, як іанізацыя і ўзбуджэнне фатонамі або сутыкненні з атамнымі часціцамі.

Хоць мадэляванне атамаў паасобку можа здацца нерэалістычным, калі разглядаць атамы ў газе або плазме, то часовыя рамкі для ўзаемадзеяння атама з атамам велізарныя ў параўнанні з атамнымі працэсамі, якія звычайна разглядаюцца. Гэта азначае, што з асобнымі атамамі можна звяртацца так, як калі б кожны быў ізаляваны, як і пераважная большасць часу.

Электронная канфігурацыя
------------------------

Электроны ўтвараюць ўмоўныя абалонкі вакол ядра. Звычайна яны знаходзяцца ў асноўным стане, але могуць быць распачаты паглынаннем энергіі з святла (фатонаў), магнітнымі палямі або ўзаемадзеяннем з часціцай, з якой яны сутыкаюцца (звычайна іоны або іншыя электроны).

Кажуць, што электроны, якія запаўняюць абалонку, знаходзяцца ў звязаным стане. Энергія, неабходная для выдалення электрона з яго абалонкі (якая нясе яго ў бясконцасць) называецца энергіяй сувязі. Любая колькасць энергіі, паглынутая электронам больш гэтай колькасці, пераўтвараецца ў кінетычную энергію ў адпаведнасці з захаваннем энергіі. У такім выпадку кажуць, што атам падвергнуўся працэсу іанізацыі.

Калі электрон паглынае колькасць энергіі, меншую, чым энергія сувязі, ён пераходзіць ва ўзбуджаны стан. Праз некаторы час электрон ва ўзбуджаным стане «скокне» (пяройдзе) у больш нізкі стан. У нейтральным атаме сістэма будзе вылучаць фатон з-за рознасці энергій, бо энергія захоўваецца.

Гісторыя
--------

Ідэя пра існаванне драбнейшых непадзельных часціц — атамаў, упершыню была сфармулявана старажытнагрэчаскімі філосафамі: Леўкіпам, Дэмакрытам і Эпікурам. У XVII ст. гэта ідэя была развіта ў працах французскіх філосафаў П’ера Гасендзі і Рэнэ Дэкарта, а таксама англійскага хіміка Роберта Бойля. Атамізм гэтага перыяду меў абстрактны характар прадстаўлення аб атамах, як аб пастаянных часціцах з рознымі памерамі і формамі, якія так сама не маюць фізічных і хімічных уласцівасцей.

Паскоранае развіццё хіміі ў канцы XVIII — пачатку XIX ст. прывяло да перагляду некаторых аспектаў атамістычнага вучэння. Англійскі вучоны Джон Дальтан зрабіў здагадку пра тое, што атам гэта драбнейшая часціца хімічнага элемента і атамы розных хімічных элементаў маюць розную масу, якая з’яўляецца асноўнай характарыстыкай атама. Працы італьянскіх навукоўцаў Амедэа Авагадра і Станіслаа Каніцара ​​вызначылі строгія размежавання паміж атамам і малекулай. У XIX ст. таксама былі адкрыты аптычныя ўласцівасці атамаў, нямецкімі фізікамі Густавам Кірхгофам і Робертам Вільгельмам Бунзенам быў пакладзены пачатак спектральнага аналізу. У 1869 годзе Дзмітрый Іванавіч Мендзялееў адкрыў перыядычны закон хімічных элементаў.

Найважнейшымі вехамі ў гісторыі атамнай фізікі былі адкрыццё электрона ў 1897 годзе англійскім фізікам Джозефам Джонам Томсанам і радыеактыўнага распаду французскімі навукоўцамі М. Складоўскай-Кюры і П. Кюры, яны змянілі ўяўленне пра атам як пра сістэму ўзаемадзейных зараджаных часціц, паводле тэорыі галандскага фізіка Х. Лорэнца. На падставе гэтых даследаванняў, Томсан прапанаваў ў 1903 годзе мадэль атама ў выглядзе сферы з дадатным зарадам, з украпінамі невялікіх па памеры часціц з адмоўным зарадам — ​электронаў, якія трымаюцца ў атаме за кошт роўнасці сілы прыцягнення дадатнага зарада сілам ўзаемнага адштурхвання электронаў. Далейшыя вывучэння радыеактыўнасці Ф. Содзі прывялі да адкрыцця ізатопаў, тым самым разбурыўшы навуковыя ўяўленні аб абсалютнай ідэнтычнасці ўсіх атамаў аднаго хімічнага элемента. Важную ролю адыграла таксама даследаванне А. Р. Сталетавым фотаэфекту і далейшае тлумачэнне гэтай з’явы А. Эйнштэйнам.

Мадэль Томсана была аспрэчана ў 1909 годзе яго вучнем Э. Рэзерфордам, які прапанаваў планетарную мадэль атама, са змешчаным ў цэнтры масіўным дадатным шчыльным ядром, вакол якога, як планеты вакол Сонца, лётаюць электроны, колькасць якіх у нейтральна зараджаным атаме такая, каб іх сумарны адмоўны зарад кампенсаваў дадатны зарад ядра. Г. Мозлі высветліў, што зарад ядра павялічваецца ад аднаго хімічнага элемента да наступнага на адну элементарную адзінку зарада, роўную зараду электрона, але з процілеглым знакам, а колькасна зарад атамнага ядра, у адзінках элементарнага зарада, роўны парадкаваму нумары элемента ў  перыядычнай сістэме.

Планетарная мадэль атама мела шэраг недахопаў, з якіх самы значны быў звязаны з тэарэтычна дакладнай стратай энергіі электрона: за таго, што электрон верціцца вакол атама, то на яго дзейнічае цэнтраімклівае паскарэнне, а паводле формулы Лармора кожная зараджаная часціца, якая рухаецца з паскарэннем, выпраменьвае энергію. Калі электрон губляе энергію, то ўрэшце ён мусіць зваліцца на ядро, чаго на праўдзе не адбываецца. Удакладненне мадэлі атама стала магчымым толькі з пазіцыі цалкам новых уяўленняў аб атаме, адкрытых нямецкім фізікам М. Планкам, які ўводзіць у навуку паняцці квантаў. У 1905 годзе А. Эйнштэйн прапанаваў квантавае тлумачэнне з’явы фотаэфекту, вызначыўшы квант святла як адмысловую часціцу, пазней названую фатонам. У 1913 годзе  Н. Бор выказаў думку, што электрон можа вярцецца не адвольна, а на строга вызначаных арбітах, не змяняючы сваёй энергіі які заўгодна працяглы час. Пераход з арбіты на арбіту патрабуе пэўнай энергіі — кванта энергіі.

Мадэль атама Бора атрымала эксперыментальнае пацверджанне ў вопытах нямецкіх фізікаў Дж. Франка і Г. Герца. Тэорыя атамных спектраў атрымала далейшае развіццё ў працах нямецкага фізіка А. Зомерфельда, які прапанаваў больш складаныя эліптычныя арбіты электронаў у атаме. Квантавая тэорыя атама растлумачыла структуру характарыстычных спектраў рэнтгенаўскага выпраменьвання і перыядычнасць хімічных уласцівасцяў атамаў. Аднак з далейшым развіццём атамнай фізікі квантавая мадэль атама перастала адпавядаць узроўню ўяўленняў пра атам. Французскім фізікам Л. дэ Бройлем была выказана здагадка аб дваістай прыродзе руху мікрааб’ектаў, у прыватнасці электрона. Гэтая тэорыя паслужыла адпраўным пунктам стварэння квантавай механікі, у працах нямецкіх фізікаў В. Гейзенберга і М. Борна, аўстрыйскага фізіка Э. Шродзінгера і англійскага фізіка П. Дзірака; і створанай на яе аснове сучаснай квантава-механічнай тэорыі атама.

Зноскі
------

1. ↑  Ельяшевич M. А Энциклопедии физики и техники
2. ↑  Joint Quantum Institute at University of Maryland and NIST
3. ↑  Солопова М. А. Античный атомизм: к вопросу о типологии учений и истоках генезиса
4. ↑  Атомизм // Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 4 томах. — СПб. 1907—1909.
5. ↑  Планетарная модель атома. Постулаты Бора Архівавана 27 чэрвеня 2018.
6. ↑  Т. 2. Ангола — Барзас. — М. : Советская энциклопедия, 1970. — 632 с. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред.  А. М. Прохоров; 1969—1978). (руск.)

* 

| ⛭**Раздзелы атамнай фізікі** |
| --- |
| Тэорыя атама ·  Атамная спектраскапія ·  Рэнтгенаўская спектраскапія ·  Радыёспектраскапія ·  Фізіка атамных сутыкненняў |


| ⛭Фізіка (эксперыментальная • тэарэтычная) |
| --- |
| Асноўныя раздзелы | 

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| **Механіка** |
| --- |
| Класічная механіка ·  Тэарэтычная механіка ·  Спецыяльная тэорыя адноснасці ·  Агульная тэорыя адноснасці ·  Рэлятывісцкая механіка ·  Квантавая механіка |
| Механіка суцэльных асяроддзяў | Газадынаміка ·  Гідрадынаміка ·  Гідрастатыка |
| Тэорыі | Тэорыя ваганняў ·  Тэорыя ўстойлівасці |
| Прыкладная механіка | Супраціўленне матэрыялаў ·  Будаўнічая механіка ·  Нябесная механіка |

 |
| 

| **Тэрмадынаміка** |
| --- |
| Раздзелы тэрмадынамікі | Пачаткі тэрмадынамікі ·  Ураўненне стану ·  Тэрмадынамічныя велічыні ·  Тэрмадынамічныя патэнцыялы ·  Тэрмадынамічныя цыклы ·  Фазавыя пераходы |
| Пачаткі тэрмадынамікі | Агульны пачатак тэрмадынамікі ·  Першы пачатак тэрмадынамікі ·  Другі пачатак тэрмадынамікі ·  Трэці пачатак тэрмадынамікі |

 |
| 

| **Электрадынаміка** |
| --- |
| Электрастатыка і Электрадынаміка ·  Магнітастатыка і Магнітадынаміка ·  Рэлятывісцкая электрадынаміка ·  Квантавая электрадынаміка |
| Электрадынаміка суцэльных асяроддзяў | Магнітагідрадынаміка ·  Электрагідрадынаміка |

 |
| 

| **Ваганні і хвалі** |
| --- |
| 

|  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| **Оптыка** |
| --- |
| Геаметрычная оптыка ·  Фізічная оптыка ·  Хвалевая оптыка ·  Квантавая оптыка ·  Нелінейная оптыка ·  Тэорыя выпускання святла ·  Тэорыя ўзаемадзеяння святла з рэчывам ·  Спектраскапія ·  Лазерная оптыка ·  Фотаметрыя ·  Фізіялагічная оптыка ·  Оптаэлектроніка ·  Аптычныя прылады |
| Сумежныя кірункі | Акустаоптыка ·  Крышталяоптыка |

 |
| 

| **Акустыка** |
| --- |
| Агульная (фізічная) акустыка ·  Геаметрычная акустыка ·  Псіхаакустыка ·  Біяакустыка ·  Электраакустыка ·  Гідраакустыка ·  Ультрагукавая акустыка ·  Квантавая акустыка (акустаэлектроніка) ·  Акустычная фанетыка (Акустыка гаворкі) |
| Прыкладная акустыка | Архітэктурная акустыка (Будаўнічая акустыка) ·  Аэраакустыка ·  Музычная акустыка ·  Акустыка транспарта ·  Медыцынская акустыка ·  Лічбавая акустыка |
| Сумежныя кірункі | Акустаоптыка |

 |
| 

| **Радыёфізіка** |
| --- |
| Класічная радыёфізіка ·  Квантавая радыёфізіка ·  Статыстычная радыёфізіка |

 |

 |

 |
| 

| **Статыстычная фізіка** |
| --- |
| Статыстычная механіка ·  Малекулярная фізіка ·  Фізічная кінетыка |
| Фізіка кандэнсаванага стану | Фізіка цвёрдага цела ·  Фізіка вадкасцей ·  Фізіка атамаў і малекул ·  Фізіка нанаструктур |

 |
| 

| **Квантавая фізіка** |
| --- |
| Квантавая механіка ·  Квантавая тэорыя поля ·  Квантавая статыстыка ·  Квантавая оптыка ·  Квантавая электрадынаміка ·  Квантавая хромадынаміка |

 |
| 

| **Фізіка элементарных часціц** |
| --- |
| Фізіка высокіх энергій ·  Фенаменалогія элементарных часціц |

 |
| 

| **Атамная фізіка** |
| --- |
| Тэорыя атама ·  Атамная спектраскапія ·  Рэнтгенаўская спектраскапія ·  Радыёспектраскапія ·  Фізіка атамных сутыкненняў |

 |
| 

| **Ядзерная фізіка** |
| --- |
| Нейтронная фізіка ·  Фізіка гіпер’ядраў |

 |
| 

| **Тэорыя поля** |
| --- |
| Класічная тэорыя поля ·  Квантавая тэорыя поля |

 |

 |
| Прыкладная фізіка | 

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 

| **Хімічная фізіка** |
| --- |
| Тэрмадынаміка газаў ·  Тэрмадынаміка раствораў |

 |
| Фізіка плазмы ·  Фізіка атмасферы ·  Лазерная фізіка |

 |
| Звязаныя навукі | Аграфізіка ·  Фізічная хімія ·  Матэматычная фізіка ·  Астрафізіка ·  Геафізіка ·  Біяфізіка ·  Метралогія ·  Матэрыялазнаўства |
| Гл. таксама | Касмалогія ·  Нелінейная дынаміка |
| Партал «Фізіка» |