Современная атомная физика.
Осн.
разделами совр. А. ф. являются теория атома, атомная (оптическая) спектроскопия,
рентгеновская спектроскопия, радиоспектроскопия (она исследует также и
вращательные уровни молекул), физика атомных и ионных столкновений. Различные
разделы спектроскопии охватывают разные диапазоны частот излучения и, соответственно,
разные диапазоны энергий квантов. В то время как рентгеновская спектроскопия
изучает излучения атомов с энергиями квантов до сотен тыс. эв, радиоспектроскопия
имеет дело с очень малыми квантами - вплоть до квантов менее 10-6
эв.
Важнейшая задача А. ф.- детальное
определение всех характеристик состояний атома. Речь идёт об определении
возможных значений энергии атома - его уровней энергии, значений моментов
количества движения и др. величин, характеризующих состояния атома. Исследуются
тонкая и сверхтонкая структуры уровней энергии (см. Атомные спектры), изменения
уровней энергии под действием электрич. и магнитного полей -как внешних,
макроскопических, так и внутренних, микроскопических. Большое значение
имеет такая характеристика состояний атома, как время жизни электрона на
уровне энергии. Наконец, большое внимание уделяется механизму возбуждения
атомных спектров.
Области явлений, исследуемых
разными разделами А. ф., перекрываются. Рентгеновская спектроскопия измерением
испускания и поглощения рентгеновских лучей позволяет определить гл. обр.
энергии связи внутр. электронов с ядром атома (энергии ионизации), распределение
электрич. поля внутри атома. Оптич. спектроскопия изучает совокупности
спектральных линий, испускаемых атомами, определяет характеристики уровней
энергии атома, интенсивности спектральных линий и связанные с ними времена
жизни атома в возбуждённых со стояниях, тонкую структуру уровней энергии,
их смещение и расщепление в электрич. и магнитном полях. Радиоспектроскопия
детально исследует ширину и форму спектральных линий, их сверхтонкую структуру,
сдвиг и расщепление в магнитном поле, вообще внутриатомные процессы, вызываемые
очень (слабыми взаимодействиями и влияниями среды.
Анализ результатов столкновений
быстрых электронов и ионов с атомами даёт возможность получить сведения
о распределении плотности электронного заряда ("электронного облака") внутри
атома, об энергиях возбуждения атома, энергиях ионизации.
Результаты детального исследования
строения атомов находят самые широкие применения не только во мн. разделах
физики, но и в химии, астрофизике и др. областях науки. На основании изучения
уширения и сдвига спектральных линий можно судить о местных (локальных)
полях в среде (жидкости, кристалле), обусловливающих эти изменения, и о
состоянии этой среды (темп-ре, плотности и др.). Знание распределения плотности
электронного заряда в атоме и её изменений при внешних взаимодействиях
позволяет предсказать тип хим. связей, к-рые может образовывать атом, поведение
иона в кристаллич. решётке. Сведения о структуре и характеристиках уровней
энергии атомов и ионов чрезвычайно важны для устройств квантовой электроники.
Поведение атомов и ионов при столкновениях - их ионизация, возбуждение,
перезарядка - существенно для физики плазмы. Знание детальной структуры
уровней энергии атомов, особенно многократно ионизованных, важно для астрофизики.
Таким образом, А. ф. тесно
связана с др. разделами физики и др. науками о природе. Представления об
атоме, выработанные А. ф., имеют и важное мировоззренческое значение. "Устойчивость"
атома объясняет устойчивость различных видов вещества, непреврати-мость
хим. элементов в естеств. условиях, напр. при обычных на Земле темп-рах
и давлениях. "Пластичность" же атома, изменение его свойств и состояний
при изменении внешних условий, в к-рых он существует, объясняет возможность
образования более сложных систем, качественно своеобразных, их способность
приобретать различные формы внутр. организации. Так находит разрешение
то противоречие между идеей о неизменных атомах и качественным многообразием
веществ, к-рое существовало и в древности, и в новое время и служило основанием
для критики атомизма.
Лит.: Бор Н., Три статьи
о спектрах и строении атомов, пер. с нем., М.- П., 1923; Б о р н М., Современная
физика, пер. с нем., М., 1965; Б р о и л ь Л., Революция в физике, пер.
с франц., М., 1963; Шпольский Э. В., Атомная физика, 5 изд., т. 1, М.,
1963.
М. А. Ельяшевич. Р. Я. Штейнман.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я