Сила, действующая на электрон в атоме водорода

 

Атом водорода состоит из электрона с зарядом -е, который вращается вокруг ядра; ядром является протон с зарядом +е (рис. 1.3). При движении по круговой орбите радиуса r электрон

 

Рис. 1.3. Планетарная модель атома водорода

 

испытывает центростремительное ускорение a_цс = V²/r. Произведение массы электрона на ускорение равно результирующей силе. Электрон взаимодействует только с ядром, поэтому электростатическая сила является результирующей. Итак,

. (1.8)

Следовательно, скорость вращения электрона на орбите равна

(1.9)

Согласно формуле 1.9 скорость электрона на орбите определяется мировыми постоянными - зарядом электрона е » 1,6·10^-19 Кл и его массой т»9,11·10^{-31 кг, а также коэффициентом К=9·109} Н·м²/Кл², который зависит от выбора системы единиц. Мировой постоянной является также радиус первой орбиты электрона r₁ = 0,58 Å = 0,58·10^{-10 м. Подставив эти значения в формулу 1.9, получаем скорость обращения электрона на первой орбите} V₁»2200 км/с, что составляет 1/137 от максимально возможной скорости движения тел — скорости света.

В о п р о с: на какой орбите — ближней или дальней — скорость электрона больше?