Niels Bohr är en dansk fysiker och offentlig person, en av grundarna till modern fysik. Han var grundare och chef för Köpenhamnsinstitutet för teoretisk fysik, grundaren av världsvetenskapsskolan och även en utländsk medlem av USSR Academy of Sciences. Den här artikeln kommer att granska Niels Bohrs livshistoria och hans främsta prestationer.
Merit
Den danske fysikern Bohr Niels grundade teorin om atomen, som är baserad på den planetariska modellen för atomen, kvantbegrepp och postulat som föreslagits av honom personligen. Dessutom är Bohr ihågkommen för sitt viktiga arbete om teorin om atomkärnan, kärnreaktioner och metaller. Han var en av deltagarna i skapandet av kvantmekaniken. Förutom utvecklingen inom fysikområdet äger Bohr ett antal verk om filosofi och naturvetenskap. Forskaren kämpade aktivt mot atomhotet. 1922 tilldelades han Nobelpriset.
Childhood
Den framtida vetenskapsmannen Niels Bohr föddes i Köpenhamn den 7 oktober 1885. Hans far, Christian, var professor i fysiologi vid ett lok alt universitet, och hans mamma, Ellen, kom från en rik judisk familj. Niels hade en yngre bror, Harald. Föräldrar försökte göra sina söners barndom lycklig och händelserik. positivinflytandet från familjen, och i synnerhet modern, spelade en stor roll i utvecklingen av deras andliga egenskaper.
Education
Bohr fick sin grundutbildning på Gammelholmsskolan. Under skolåren var han förtjust i fotboll och senare - skidåkning och segling. Som tjugotre tog Bohr examen från Köpenhamns universitet, där han betraktades som en utomordentligt begåvad forskningsfysiker. För sitt examensprojekt om bestämning av vattens ytspänning med hjälp av vibrationer från en vattenstråle belönades Niels med en guldmedalj från Kungliga Danska Vetenskapsakademien. Efter att ha fått sin utbildning stannade den blivande fysikern Bor Niels kvar för att arbeta vid universitetet. Där genomförde han ett antal viktiga studier. En av dem ägnades åt den klassiska elektroniska teorin om metaller och låg till grund för Bohrs doktorsavhandling.
Tänker utanför ramarna
En dag blev presidenten för Royal Academy, Ernest Rutherford, ombedd om hjälp av en kollega från Köpenhamns universitet. Den senare hade för avsikt att ge sin elev det lägsta betyget, då han tyckte att han förtjänade ett "utmärkt" betyg. Båda parter i tvisten kom överens om att förlita sig på en tredje part, en viss skiljeman, som blev Rutherford. Enligt tentamensfrågan fick studenten förklara hur en barometer kan användas för att bestämma höjden på en byggnad.
Eleven svarade att för detta måste du knyta en barometer till ett långt rep, klättra med den till byggnadens tak, sänka den till marken och mäta längden på repet som har gått ner. Å ena sidan var svaretabsolut sant och fullständigt, men å andra sidan hade det lite gemensamt med fysiken. Då föreslog Rutherford att studenten skulle försöka svara igen. Han gav honom sex minuter och varnade att svaret borde illustrera en förståelse av fysiska lagar. Fem minuter senare, efter att ha hört från studenten att han valde den bästa av flera lösningar, bad Rutherford honom att svara i förväg. Den här gången föreslog eleven att de skulle gå upp på taket med en barometer, kasta ner den, mäta tidpunkten för hösten och med hjälp av en speciell formel ta reda på höjden. Detta svar tillfredsställde läraren, men han och Rutherford kunde inte förneka sig själva nöjet att lyssna på resten av elevens versioner.
Nästa metod baserades på att mäta höjden på barometerns skugga och höjden på byggnadens skugga, och sedan lösa proportionen. Rutherford gillade det här alternativet, och han bad entusiastiskt studenten att lyfta fram de återstående metoderna. Sedan erbjöd studenten honom det enklaste alternativet. Det var bara att sätta barometern mot byggnadens vägg och göra märken, och sedan räkna antalet märken och multiplicera dem med barometerns längd. Eleven ansåg att ett så självklart svar definitivt inte bör förbises.
För att inte betraktas som en joker i forskarnas ögon föreslog studenten det mest sofistikerade alternativet. Efter att ha bundit ett snöre till barometern, sa han, måste du svänga den vid basen av byggnaden och på dess tak, och mäta tyngdkraften. Från skillnaden mellan mottagna data, om så önskas, kan du ta reda på höjden. Dessutom kan man genom att svänga en pendel på ett snöre från taket på en byggnad bestämma höjden från precessionsperioden.
Äntligen en studenterbjöd sig att hitta chefen för byggnaden och, i utbyte mot en underbar barometer, ta reda på höjden från honom. Rutherford frågade om studenten verkligen inte kände till den allmänt accepterade lösningen på problemet. Han dolde inte vad han visste, men erkände att han var trött på att lärare påtvingade elever, i skolan och på högskolan sitt sätt att tänka, och deras avvisande av icke-standardiserade lösningar. Som du säkert gissat var den eleven Niels Bohr.
Flytta till England
Efter att ha arbetat på universitetet i tre år flyttade Bohr till England. Det första året arbetade han i Cambridge med Joseph Thomson och flyttade sedan till Ernest Rutherford i Manchester. Rutherfords laboratorium vid den tiden ansågs vara det mest framstående. Nyligen utfördes experiment i den som gav upphov till upptäckten av atomens planetmodell. Närmare bestämt var modellen då fortfarande i sin linda.
Experiment på alfapartiklars passage genom folien gjorde det möjligt för Rutherford att inse att i mitten av atomen finns en liten laddad kärna, som knappast står för hela atomens massa, och lätta elektroner finns runt Det. Eftersom atomen är elektriskt neutral måste summan av elektronernas laddningar vara lika med modulen för laddningen av kärnan. Slutsatsen att kärnans laddning är en multipel av elektronens laddning var central i denna studie, men har hittills varit oklar. Istället har isotoper identifierats – ämnen som har samma kemiska egenskaper men olika atommassa.
Atomantal element. Lag om förskjutning
Bohr arbetade i Rutherfords laboratorium och insåg att kemiska egenskaper beror på antaletelektroner i en atom, det vill säga från dess laddning, inte massa, vilket förklarar existensen av isotoper. Detta var Bohrs första stora prestation i detta laboratorium. Eftersom alfapartikeln fäster sig vid en heliumkärna med en laddning på +2, under alfasönderfall (partikeln flyger ut ur kärnan), bör "barn"-elementet i det periodiska systemet placeras två celler till vänster än " mor”, och under beta-sönderfall (elektronen flyger ut från kärnan) - en cell till höger. Det var så "lagen om radioaktiva förskjutningar" bildades. Vidare gjorde den danske fysikern ett antal viktigare upptäckter som gällde själva atommodellen.
Rutherford-Bohr-modell
Denna modell kallas också planetarisk, eftersom elektronerna i den kretsar runt kärnan, precis som planeterna runt solen. Denna modell hade ett antal problem. Faktum är att atomen i den var katastrof alt instabil och förlorade energi på en hundra miljondels sekund. I verkligheten hände inte detta. Problemet som uppstod verkade olösligt och krävde ett radik alt nytt förhållningssätt. Det var här den danske fysikern Bor Niels bevisade sig själv.
Bohr föreslog att det, i motsats till elektrodynamikens och mekanikens lagar, finns banor i atomer som rör sig längs vilka elektroner inte strålar ut. En bana är stabil om rörelsemängden för en elektron placerad på den är lika med hälften av Plancks konstant. Strålning uppstår, men bara vid övergångsögonblicket för en elektron från en bana till en annan. All energi som frigörs i detta fall förs bort av strålningskvantumet. Ett sådant kvantum har en energi som är lika med produkten av rotationsfrekvensen och Plancks konstant, eller skillnaden mellan initial ochelektronens slutliga energi. Således kombinerade Bohr Rutherfords arbete och idén om quanta, som föreslogs av Max Planck 1900. En sådan förening stred mot alla bestämmelserna i den traditionella teorin och förkastade den samtidigt inte helt. Elektronen ansågs vara en materiell punkt som rör sig enligt mekanikens klassiska lagar, men endast de banor som uppfyller "kvantiseringsvillkoren" är "tillåtna". I sådana banor är energierna hos en elektron omvänt proportionella mot kvadraterna på bantalen.
Härledning från "frekvensregeln"
Baserat på "frekvensregeln" drog Bohr slutsatsen att strålningens frekvenser är proportionella mot skillnaden mellan de inversa kvadraterna av heltal. Tidigare etablerades detta mönster av spektroskopister, men hittade ingen teoretisk förklaring. Niels Bohrs teori gjorde det möjligt att förklara spektrumet av inte bara väte (den enklaste av atomerna), utan också helium, inklusive joniserad en. Forskaren illustrerade inflytandet av kärnans rörelse och förutspådde hur elektronskalen fylls, vilket gjorde det möjligt att avslöja den fysiska karaktären av periodiciteten hos elementen i Mendeleev-systemet. För denna utveckling tilldelades Bohr Nobelpriset 1922.
Bohr Institute
Efter avslutat Rutherfords arbete återvände den redan erkände fysikern Bohr Niels till sitt hemland, dit han blev inbjuden 1916 som professor vid Köpenhamns universitet. Två år senare blev han medlem av Det Kongelige Danske Selskab (1939 ledde vetenskapsmannen det).
1920 grundade Bohr Institutet för teoretiskafysik och blev dess ledare. Köpenhamns myndigheter, som ett erkännande av fysikerns förtjänster, försåg honom med byggnaden av det historiska "Bryggarens hus" för institutet. Institutet uppfyllde alla förväntningar och spelade en enastående roll i utvecklingen av kvantfysik. Det är värt att notera att Bohrs personliga egenskaper spelade en avgörande roll i detta. Han omgav sig med duktiga medarbetare och studenter, vars gränser ofta var osynliga. Bohrs institut var internationellt, folk försökte falla in i det från överallt. Bland de kända personerna i Bohr-skolan finns: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler och många andra.
Den tyske vetenskapsmannen Werne Heisenberg besökte Bohr mer än en gång. Vid den tidpunkt då”osäkerhetsprincipen” skapades diskuterade Erwin Schrödinger, som var en anhängare av den rent vågsynpunkt, med Bohr. Grunden till en kvalitativt ny fysik under 1900-talet bildades i det före detta bryggeriet, en av nyckelfigurerna där var Niels Bohr.
Den atommodell som den danske vetenskapsmannen och hans mentor Rutherford föreslog var inkonsekvent. Den förenade den klassiska teorins postulat och hypoteser som tydligt motsade den. För att eliminera dessa motsättningar var det nödvändigt att radik alt revidera teorins huvudbestämmelser. Bohrs direkta förtjänster, hans auktoritet i vetenskapliga kretsar och helt enkelt personliga inflytande spelade en viktig roll i denna riktning. Niels Bohrs arbete visade att för att få en fysisk bild av mikrovärlden är det tillvägagångssätt som framgångsrikt används för "världen av stora saker" inte lämpligt, och det bleven av grundarna till detta tillvägagångssätt. Forskaren introducerade begrepp som "okontrollerad påverkan av mätprocedurer" och "ytterligare kvantiteter".
Köpenhamns kvantteori
Den probabilistiska (aka Köpenhamn) tolkningen av kvantteorin, såväl som studiet av dess många "paradoxer", förknippas med namnet på den danske vetenskapsmannen. En viktig roll här spelade Bohrs diskussion med Albert Einstein, som inte gillade Bohrs kvantfysik i en probabilistisk tolkning. "Korrespondensprincipen", formulerad av den danske vetenskapsmannen, spelade en viktig roll för att förstå mikrokosmos mönster och deras interaktion med klassisk (icke-kvant)fysik.
Kärnkraftstema
Bohr började studera kärnfysik under Rutherford och ägnade mycket uppmärksamhet åt kärntekniska ämnen. 1936 föreslog han teorin om den sammansatta kärnan, som snart gav upphov till droppmodellen, som spelade en betydande roll i studiet av kärnklyvning. I synnerhet förutspådde Bohr den spontana klyvningen av urankärnor.
När nazisterna tog Danmark fördes vetenskapsmannen i hemlighet till England och sedan till Amerika, där han tillsammans med sin son Oge arbetade på Manhattan-projektet i Los Alamos. Under efterkrigsåren ägnade Bohr mycket tid åt frågor om kontroll över kärnvapen och fredlig användning av atomer. Han deltog i skapandet av centrum för kärnkraftsforskning i Europa och vände till och med sina idéer till FN. Baserat på det faktum att Bohr inte vägrade att diskutera vissa aspekter av "kärnkraftsprojektet" med sovjetiska fysiker, ansåg han att det var farligt.monopolinnehav av kärnvapen.
Andra kunskapsområden
Dessutom var Niels Bohr, vars biografi närmar sig sitt slut, också intresserad av frågor relaterade till fysik, i synnerhet biologi. Han var också intresserad av naturvetenskapens filosofi.
En framstående dansk vetenskapsman dog av en hjärtattack den 18 oktober 1962 i Köpenhamn.
Slutsats
Niels Bohr, vars upptäckter verkligen förändrade fysiken, åtnjöt stor vetenskaplig och moralisk auktoritet. Kommunikation med honom, till och med flyktig, gjorde ett outplånligt intryck på samtalspartnerna. Bohrs tal och skrift visade att han noggrant v alt sina ord för att illustrera sina tankar så exakt som möjligt. Den ryske fysikern Vitaly Ginzburg kallade Bohr otroligt känslig och klok.
