0000009 (19)

CZĘŚĆ PIERWSZA

PODSTAWY TEORETYCZNE BIOFIZYKI

ELEMENTY BUDOWY MATERII

1. ELEMENTY BUDOWY ATOMU I TEORII KWANTÓW

Andrzej Pilawski

1.1.    Powłoka elektronowa

1.1.1.    Dualizm falowo-korpuskularny

Prawie 2400 lat mija od czasu, kiedy Demokryt twierdzeniem „naprawdę istnieją tylko atomy i próżnia” zapoczątkował spór o ciągłą czy nieciągłą budowę materii. Czy materia jest podziclna bez kresu, czy też istnieje kres jej podzielności w postaci cząsteczek niepodzielnych — atomów?

Podobny spór o ciągłą czy nieciągłą strukturę światła toczy się od 300 lat, kiedy Newton wysunął teorię korpuskularną, a równocześnie Huygens teorię falową światła. Wiek XIX przynosi ugruntowanie teorii atomistycznej materii substancjalnej z jednej strony, a teorii falowej drugiej postaci materii, tj. promieniowania elektromagnetycznego, z dnigiej. Pierwsze wątpliwości wyłaniają się na gruncie teorii falowej światła. Teoria falowa nie wyjaśniała takich zjawisk, jak emisja i absorpcja światła, zjawisko fotoelektryczne, Comp-tona i inne. Dla wyjaśnienia tych zjawisk trzeba było za Planckiem (1900) przyjąć, że energia może być emitowana i absorbowana przez ciała wyłącznie w postaci określonych porcji energii, nazwanych kwantami energii. Energia kwantu wyraża się wzorem Plancka

1.1

£= ki

gdzie:

h = 6,626 • 10~^3J Js, (6,626 • 10~*⁷ erg ■ s) stała Plancka,

v jest wielkością charakteryzującą rodzaj promieniowania równą częstotliwości drgań tego promieniowania z punktu widzenia teorii falowej.

Dalszy krok w kierunku powrotu do koncepcji niutonowskiej uczynił Einstein. Z teorii względności wynika, że z każdą energią £ związana jest masa m, względnie z każdą masą m związana jest energia £. Zgodnie z wzorem Einsteina

1.2

m — -=■ lub E = mc²

15