Предпосылки возникновения волновой механики

К началу XIX века окончательно утвердилось понятие, что атом представляет наименьшую частицу элемента, являющуюся носителем его свойств. Именно на анализе изменения свойств атомов был основан целый ряд таблиц элементов, а в 1869 г. Д. И. Менделеевым сформулирован Периодический закон.

Начиная с середины XIX века росло число экспериментальных фактов, свидетельствовавших прямо или косвенно о сложном характере строения атома.

Уильям Крукс (Crookes) и позднее Джозеф Томсон (Thomson) обнаружили катодные лучи – поток электронов, возникающий между двумя электродами в вакууме при приложении к ним разности потенциалов.

Анри Беккерель (Becquerel) открыл явление естественной радиоактивности солей урана (a-, b- и g-излучение). Впоследствии было показано, что a-частицы представляют собой положительно заряженные ядра атомов гелия (+2), b-частицы – поток электронов, аналогичный катодным лучам Крукса,  g-излучение аналогично X-лучам Рентгена.

Спектры излучения не взаимодействующих друг с другом свободных атомов представляют собой серии линий (узких полос) с определенными длинами волн (или соответственно частот), характерными для каждого атома. Для атомов водорода спектр излучения наиболее прост и состоит из ряда серий (Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкетта, Пфунда) в видимой, УФ- и ИК-областях спектра. Причем была обнаружена эмпирическая формула зависимости, связывающей частоты излучения линий между собой:

,

где =1/l волновое число (характеристика, обычно используемая в спектроскопии); n _i = 1, 2, 3,... (целые числа); R = 109677, 58 см^-1 – постоянная величина (постоянная Ридберга).

Эрнест Резерфорд (Rutherford) экспериментально установил, что атом представляет собой систему, состоящую из малого по размеру положительно заряженного ядра, содержащего практически всю массу атома и расположенных вокруг него электронов, и предложил так называемую планетарную модель атома.

Работы Генри Мозли (Moseley) по изучению характеристических рентгеновских спектров различных элементов позволили доказать, что порядковый номер элемента в Периодической системе совпадает с зарядом ядра атома.

Совокупность экспериментальных фактов свидетельствовала о том, что атом представляет собой сложную систему, состоящую из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена практически вся масса атома, и отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг него.

Заряд ядра атома (выраженный в единицах элементарного электрического заряда) соответствует порядковому номеру элемента в Периодической таблице и, в силу электронейтральности атома, равен числу электронов в нем.