Verbum

А́ТАМНЫЯ СПЕ́КТРЫ,

спектры, якія ўзнікаюць пры выпрамяненні і паглынанні фатонаў свабоднымі ці слаба ўзаемадзейнымі атамамі (атамнымі газамі, парай невял. шчыльнасці). Лінейчастыя, складаюцца з асобных спектральных ліній, кожная з якіх адпавядае пераходу электрона паміж двума адпаведнымі ўзроўнямі энергіі атама.

Спектральныя лініі характарызуюцца пэўнымі значэннямі частаты ваганняў святла ν, хвалевага ліку ν/c і даўжыні хвалі $\mathrm{\lambda }=\mathrm{c/\nu }$, дзе c — скорасць святла ў вакууме. Для найбольш простых атамных спектраў, якімі з’яўляюцца спектры атама вадароду і вадародападобных іонаў, месцазнаходжанне спектральных ліній вызначаецца па формуле: $\frac{1}{\mathrm{\lambda }}=\frac{\mathrm{\nu }}{\mathrm{c}}=\frac{{\mathrm{En}}_{\mathrm{i}}-{\mathrm{En}}_{\mathrm{k}}}{\mathrm{hc}}={\mathrm{RZ}}^2(\frac{1}{{{\mathrm{n}}^2}_{\mathrm{k}}}-\frac{1}{{{\mathrm{n}}^2}_{\mathrm{i}}})$ , дзе En — энергія ўзроўню, h — Планка пастаянная, R — Рыдберга пастаянная, Z — атамны нумар, n — галоўны квантавы лік. Спектральныя лініі аб’ядноўваюцца ў спектральныя серыі, адна з якіх (пры ${\mathrm{n}}_{\mathrm{k}}=2$, ${\mathrm{n}}_{\mathrm{i}}=\mathrm{3,\; 4,\; 5}$) наз. серыяй Бальмера; адкрыццё яе ў 1885 дало пачатак выяўленню заканамернасцяў у атамных спектрах. Спектры атамаў шчолачных металаў, якія маюць адзін знешні электрон, падобны да спектра атама вадароду, але зрушаны ў бок меншых частот, колькасць спектральных серый павялічана, заканамернасці ў спектрах апісваюцца больш складанымі формуламі. Атамы, у якіх дабудоўваюцца dw- і f-абалонкі (гл. ў арт. Перыядычная сістэма элементаў Мендзялеева), маюць найб. складаныя спектры (многа соцень і тысяч ліній).

Тэорыя атамных спектраў заснавана на характарыстыцы электронаў у атаме квантавымі лікамі n і 1 і дазваляе вызначыць магчымыя ўзроўні энергіі. Вывучаны спектры вял. колькасці нейтральных і іанізаваных атамаў, расшчапленне спектральных ліній атамаў у магнітным (Зеемана з’ява) і ў электрычным (Штарка з’ява) палях. З дапамогай атамных спектраў вызначаецца састаў рэчыва (спектральны аналіз).

Літ.:

Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскоп я. М., 1962;

Фриш С.Э. Оптические спектры атомов М.; Л., 1963;

Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М., 1977.

М.А.Ельяшэвіч.

т. 2, с. 68

А́ТАМ

(ад грэч. atomos непадзельны),

часціца рэчыва, найменшая частка хім. элемента, якая з’яўляецца носьбітам яго ўласцівасцяў. Кожнаму элементу адпавядае пэўны род атама, якія абазначаюцца сімвалам хім. элемента і існуюць у свабодным стане або ў злучэнні з інш. атамамі, у складзе малекул. Разнастайнасць хім. злучэнняў абумоўлена рознымі спалучэннямі атамаў у малекулах. Фіз. і хім. ўласцівасці свабоднага атама вызначаюцца яго будовай. Атам мае дадатна зараджанае цэнтр. атамнае ядро і адмоўна зараджаныя электроны і падпарадкоўваецца законам квантавай механікі.

Асн. характарыстыка атама, што абумоўлівае яго прыналежнасць да пэўнага элемента, — зарад ядра, роўны +Ze, дзе Z = 1, 2, 3, ... — атамны нумар элемента, e — элементарны эл. зарад. Ядро з зарадам +Ze утрымлівае вакол сябе Z электронаў з агульным зарадам -Ze. У цэлым атам электранейтральны. Пры страце электронаў ён ператвараецца ў дадатна зараджаны іон. Маса атама ў асноўным вызначаецца масай ядра і прапарцыянальная яго атамнай масе, якая прыблізна роўная масаваму ліку. Пры яго павелічэнні ад 1 (для атама вадароду, Z = 1) да 250 (для атама трансуранавых элементаў, Z>92) маса атама мяняецца ад 1,67·10​^-27 да 4·10​^-25 кг. Памеры ядра (парадку 10​^-14—10​^-15 м) вельмі малыя ў параўнанні з памерамі ўсяго атама (10​^-10 м). Паводле квантавай тэорыі, для электронаў у атаме магчымы толькі пэўныя (дыскрэтныя) значэнні энергіі, якія для атама вадароду і вадародападобных іонаў вызначаюцца формулай ${\mathrm{E}}_{\mathrm{n}}=-\mathrm{h}\mathrm{c}\mathrm{R}\frac{{\mathrm{Z}}^2}{{\mathrm{n}}^2}$ , дзе h — Планка пастаянная, c — скорасць святла, R — Рыдберга пастаянная, n = 1, 2, 3 ... цэлы лік, які вызначае магчымае значэнне энергіі і наз. галоўным квантавым лікам. Велічыня hcR=13,60 эВ ёсць энергія іанізацыі атама вадароду, г. зн. энергія, неабходная на тое, каб перавесці электрон з асн. ўзроўню (n=1) на ўзровень n=∞, што адпавядае адрыву электрона ад ядра. Электроны ў атаме пераходзяць з аднаго ўзроўню энергіі на другі паводле квантавага закону ${\mathrm{E}}_{\mathrm{i}}-{\mathrm{E}}_{\mathrm{k}}=\mathrm{h\nu }$. Кожнаму значэнню энергіі адпавядае 2n​² розных квантавых станаў, што адрозніваюцца значэннямі трох дыскрэтных фізічных велічыняў: арбітальнага моманту імпульсу M_e, яго праекцыі M_ez на некаторы напрамак z і праекцыі (на той жа напрамак) спінавага моманту імпульсу M_sz. M_e вызначаецца азімутальным квантавым лікам 1, які прымае n значэнняў (1=0, 1, 2 ..., n-1); M_ez — арбітальным магнітным квантавым лікам m_e, які прымае 21+1 значэнняў (m₁ = 1, 1-1, ..., -1); Msz спінавым магнітным квантавым лікам ms, які мае значэнні ½ і −½ (гл. Спін, Квантавыя лікі). Агульны лік станаў з аднолькавай энергіяй (зададзена n) наз. ступенню выраджэння ці статыстычнай вагой. Для атама вадароду і вадародападобных іонаў ступень выраджэння ўзроўняў энергіі ${\mathrm{g}}_{\mathrm{n}}=2{\mathrm{n}}^2$. Зададзенаму набору квантавых лікаў n, 1, m_e адпавядае пэўнае размеркаванне электроннай шчыльнасці (імавернасці знаходжання электрона ў розных месцах атама). Паводле Паўлі прынцыпу, у атаме не можа быць двух (або больш) электронаў у аднолькавым стане, таму максімальны лік электронаў у атаме з зададзенымі n і 1 роўны 2 (21 + 1). Электроны ўтвараюць электронную абалонку атама і цалкам яе запаўняюць. На аснове ўяўлення пра паступовае запаўненне, з павелічэннем Z, усё больш аддаленых ад ядра электронных абалонак можна растлумачыць перыядычнасць хім. і фіз. уласцівасцяў элементаў. Гл. таксама Перыядычная сістэма элементаў Мендзялеева.

Літ.:

Шпольский Э.В. Атомная физика. Т. 1—2. М., 1984;

Борн М. Атомная физика. М., 1970;

Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику. М., 1988;

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 3. Квантовая механика;

Нерелятивистская теория. 4 изд. М., 1989.

М.А.Ельяшэвіч.

т. 2, с. 66

ГАДЗІ́ННІК,

прылада для вымярэння часу. Бываюць: сонечныя, вадзяныя, пясочныя, агнявыя, механічныя, электрычныя (гл. Электрычны гадзіннік), камертонныя, электронныя (гл. Кварцавы гадзіннік), атамныя (гл. Квантавы гадзіннік), наручныя, кішэнныя, настольныя, насценныя, вежавыя (напр., куранты), спецыяльныя (секундамеры, хранометры, шахматныя, праграмныя, радыёмаячныя, падводныя і інш.). Да «прылад часу» адносяць таксама таймер, рэле часу, хранограф і інш. У астр. даследаваннях выкарыстоўваюцца гадзіннікі астранамічныя.

Сонечныя гадзіннікі вядомы з 3-га тыс. да н.э. (Стараж. Вавілон), наз. гноман. Мелі стрыжань ці пласціну, цень ад якіх падала на канічны або плоскі цыферблат. У Вавілоне выкарыстоўвалі і вадзяны гадзіннік — пасудзіну са шкалой, у якую раўнамерна паступала (або з якой выцякала) пэўная колькасць вады за пэўныя адрэзкі часу. Такія гадзіннікі былі пашыраны ў стараж. Егіпце, Іудзеі, Грэцыі, Кітаі і інш. Каля 150 да н.э. грэч. механік Ктэсібій стварыў вадзяны паплаўковы гадзіннік — прататып гадзінніка, што выкарыстоўваўся да 18 ст. Сонечныя гадзіннікі (у т. л. ў выглядзе вял. збудаванняў) выкарыстоўвалі ў абсерваторыях Усходу і Індыі амаль да 17 ст. Пераносныя сонечныя гадзіннікі былі пашыраны ў Еўропе ў 16 ст. У 1736 у Нясвіжы (Беларусь) напісаны на лац. мове курс пра выраб сонечных гадзіннікаў розных канструкцый. Пясочны гадзіннік рабілі з дзвюх (часам цэлай сістэмы) лейкападобных пасудзін, праз звужэнне паміж якімі высыпаўся пясок. Яго шырока выкарыстоўвалі ў мараплаўстве (т.зв. «карабельныя склянкі»), у медыцыне (ім карыстаюцца і цяпер). Для адліку больш працяглых прамежкаў часу служылі (асабліва ў Кітаі) агнявыя гадзіннікі. Гэта былі лямпы з пэўнай колькасцю алею (маглі гарэць суткамі), канструкцыі (напр., спіралі) з пруткоў спец. саставу (маглі раўнамерна гарэць месяцамі), спец. свечкі з меткамі. Звесткі пра механічныя гадзіннікі вядомы з візантыйскіх рукапісаў 578. Першы мех. вежавы гадзіннік пабудаваны ў Мілане ў 1335, у Расіі — у 1404 (на Спаскай вежы Крамля). У 14 ст. створаны мех. гадзіннік са шпіндэльным спускам (меў дакладнасць ходу 0,5 гадз за суткі). Такія гадзіннікі былі надзейныя і праіснавалі да канца 19 ст. Каля 1510 замест гір упершыню ўжыта спружына і створаны кішэнны мех. гадзіннік (Германія). У 1675 у Англіі вынайдзены кручковы механізм — разнавіднасць анкернага спускавога механізма (гл. Анкер), які выкарыстоўваюць і ў цяперашніх ходзіках. Вынаходнік Х.Гюйгенс стварыў мех. гадзіннік з маятнікавым (1657, гл. Маятнік) і балансірным (1675, гл. Балансір) рэгулятарам, з анкерна-якарным спускам (1659). Гадзіннік з біметал. балансірам сканструяваў І.П.Кулібін (1767). З 2-й пал. 19 ст. стаў пашыраны свабодны анкерны ход, які выкарыстоўваецца і ў сучасных наручных і кішэнных гадзінніках. З канца 17 ст. ў кішэнных гадзінніках устанаўліваюць мінутныя стрэлкі, з 1760 — і секундныя. У канцы 19 — пач. 20 ст. ў Швейцарыі створаны матэрыялы (інвар — для маятнікаў, элінвар — для спіралей), якія практычна ліквідавалі тэмпературныя ўздзеянні на ход мех. гадзіннікаў. У пач. 20 ст. з’явіліся электрагадзіннікавыя сістэмы. У 1920—60-я г. распрацаваны асабліва дакладныя гадзіннікі: камертонныя (у іх выкарыстоўваецца эфект ваганняў камертона), кварцавыя (ваганне кварцавай пласціны), атамны (ваганне атамаў); іх дакладнасць адпаведна 10​^-1, 10​^-4, 10​^-8 с/сут. Сучасныя мех. гадзіннікі маюць: рухавік (спружына, гіра), сістэму колаў, ход або спускавы механізм, рэгулятар, механізмы заводкі і стрэлачны; могуць мець прыстасаванні, якія паказваюць даты месяца і дні тыдня, проціўдарныя, аўтам. падзавод і інш.

На Беларусі унікальным помнікам сярэдневяковай тэхнікі з’яўляецца вежавы гадзіннік касцёла езуітаў у Гродне, створаны ў 2-й пал. 17 ст. Гэта найстарэйшы маятнікавы гадзіннік з вядомых на тэр. СНД. У яго механізме выкарыстаны анкерны ход, які ажыццяўляецца пад дзеяннем грузу (60 кг), што апускаецца з вышыні 15 м за 36 гадз. Першая ў Рас. імперыі гадзіннікавая ф-ка пабудавана ў 1789 у в. Беражань Горацкага павета (гл. Беражанская гадзіннікавая мануфактура). Масавая вытв-сць наручных гадзіннікаў у СССР пачалася ў 1930, на Беларусі — у 1956 (гл. Мінскі гадзіннікавы завод «Прамень»). З 1975 мінскі з-д «Электроніка» выпускае электронныя наручныя гадзіннікі з лічбавай індыкацыяй на вадкіх крышталях; СКБ «Няміга» распрацоўвае гэтыя гадзіннікі і ажыццяўляе іх серыйнае асваенне; электронныя гадзіннікі выпускае таксама пінскі з-д «Камертон» (з-ды і бюро ўваходзяць у НВА «Інтэграл»). Дэталі да гадзіннікаў пастаўляе Віцебскі з-д гадзіннікавых дэталей.

Літ.:

Пипуныров В.Н. История часов с древнейших времен до наших дней. М., 1982;

Завельский Ф.С. Время и его измерение. 5 изд. М., 1987;

Шполянский В.А., Чернягин Б.М. Электрические приборы времени. М., 1964;

Мясников Л.Л., Булыгин А.С. Атомные часы и система времени. Л., 1972.

У.М.Сацута.

т. 4, с. 420