АТОМНА ФІЗИКА - розділ фізики, присвячений вивченню будови і властивостей атомів і елементарних процесів, в яких брало участь атоми. Наїб. характерні для А. ф. довжини (лінійні розміри атомів)
10 -8 см, а енергії (енергії зв'язку зовн. Електронів в атомі, елементарних хім. Процесів за участю атомів) порядку еВ (тоді як для ядерної фізики наиб. Характерні довжини
10 -13 см і енергії порядку МеВ; см. Атом, Атомні спектри, Рентгенівські спектри. Поляризуемость атомів, іонів і молекул, Спонтанне випускання, Вимушене випускання, Ейнштейна коефіцієнти, Фотоефект, Зіткнення атомні. Низькотемпературна плазма).
Теоретич. основа А. ф.- квантова теорія (див. Квантова механіка, Квантова алектродінаміка). що дозволяє пояснити величезну сукупність мікроскопіч. явищ на атомно-молекулярному рівні. Істотно, що будова і властивості атома як системи, що складається з ядра і електронів, і характеристики випромінювальних і безвипромінювальних елементарних процесів, що протікають на цьому рівні, визначаються ел - магн. взаємодією (на відміну від ядерної фізики і фізики елементарних частинок, в яких брало фундам. роль відіграють сильну взаємодію і слабке взаємодією; причому сильна взаємодія не виявляється на характерних для А. ф. відстанях, що перевищують 10 -12 см, а слабка взаємодія має приводити в А. ф. до вельми цікавим, але дуже малим за величиною ефектів).
Передісторія і основні етапи розвитку атомної фізики. Виникненню А. ф. передувало розвиток атомістіч. уявлень про будову матерії. Порівнюючи. ідеї про існування атомів як найдрібніших неподільних і незмінних частинок матерії були висловлені в Стародавній Греції в 5-3 ст. до н. е. (Демокріт, Епікур). У період становлення точного природознавства в 17-18 ст. атомістіч. подання до разл. формах розвивали І. Кеплер (J. Kepler), П. Гассенді (P. Gassendi), P. Декарт (R. Descartes), P. Бойль (R. Boyle), І. Ньютон (I. Newton), M. В . Ломоносов, P. Бошкович (R. Boskovic) і ін. Проте ці уявлення носили гіпотетічен. характер і лише з кін. 18 - поч. 19 ст. експери. дослідження властивостей речовини привели до створення атомістіч. теорій.
На основі встановлених кількісних хім. законів і законів ідеальних газів з початку 19 ст. стала розвиватися хімічна атомистика [Дж. Дальтон (J. Dalton), А. Авогадро (A. Avogadro di Quaregna), Я. Берцеліус (J. Berzelius)], в сер. 19 в. чітко розмежовані і визначено поняття атома і молекули [С. Канниццаро (S. Cannizzaro)], в 1869 Д. І. Менделєєв відкрив періодичний. закон хім. елементів (див. Періодична система елементів). Уявлення фізичної атомістики лягли в основу розвитку молекулярної фізики, в т. Ч. Кинетич. теорії газів (сер. 19 ст.), і класичні. статистичної фізики [2-га пол. 19 в. P. Клаузіус (R. Clausius), Дж. Максвелл (J. С. Maxwell), Л. Больцман (L. Boltzmann), Дж. У. Гіббс (J. W. Gibbs)]. B кін. 18-19 вв. почало розвиватися вчення про внутр. будову кристалів і їх симетрії [P. Гаюї (R. J. Hauy), O. Браві (A. Bravais), E. С. Федоров, А. Шёнфліс (A. M. Schoenflies)] на основі атомістіч. уявлень (див. Симетрія кристалів, ВРАВ решітки). Однак в 19 ст. хім і фіз. атомистика і атомистика в кристалографії не мали загальної тео. основи, нею стала в 20 ст. квантова теорія будови атомів, молекул і кристалів, створена в результаті розвитку А. ф.
Виникнення суч. А. ф. пов'язане з відкриттями електрона (1897) і радіоактивності (1896). Вони створили основу для побудови моделей атома як системи взаємодіючих електрично заряджених частинок. Найважливішим етапом розвитку А. ф. стало відкриття Е. Резерфордом (E. Rutherford) в 1911 атомного ядра і розгляд атома на основі квантових уявлень H. Бором (N.H.D. Bohr) в 1913. Резерфорд запропонував модель атома, що складається з центрального позитивно заряджу. ядра великої маси і розмірів, малих порівняно з розмірами атома в цілому, і з негативно заряджених електронів, що мають в порівнянні з ядром малу масу. Він експериментально обґрунтував цю модель дослідами по розсіюванню a-частинок атомами. Всі властивості атома виявилися пов'язаними або з властивостями ядра (їх вивчає ядерна фізика), або з властивостями електронних оболонок атома.
Будова останніх визначає хімічні і більшість фіз. властивостей атома і періодичність цих властивостей в залежності від осн. характеристики атома в цілому - величини покладе. заряду його ядра. Однак на основі законів класичної. фізики не могли бути пояснені стійкість атома (прискорено рухаються навколо ядра електрони повинні безупинно випромінювати і дуже швидко впасти на ядро) і лінійчатих атомні спектри. закономірності в яких брало підкоряються комбінації. принципом Рітца. Вихід з цих труднощів знайшов Бор, застосувавши до атому квантові уявлення, вперше введені M. Планком в 1900 і розвивалися з 1905 А. Ейнштейном і ін. Ученими. Основу квантової теорії атома Бора складають два постулати: 1-й постулат Бора про існування стаціонарних станів атома, перебуваючи в яких брало він не випромінює (стаціонарні стани мають визна-справ. Значеннями енергії, в загальному випадку дискретними, з одного стану в інший атом може переходити шляхом квантового, стрибкоподібного, переходу), 2-й постулат Бора про квантових переходах з випромінюванням. визначених умовою частот:. де - частота поглинається або випускається монохрома-тич. ел - магн. випромінювання, - енергії стаціонарних станів, між якими відбувається перехід.
Постулати Бора були всебічно підтверджені експериментально, виявилися застосовними для ін. Микросистем (молекул, атомних ядер) і отримали тео-ретіч. обгрунтування в квантовій механіці і квантовій електродинаміці. Для визначення можливих дискретних значень енергії найпростішого атома - атома водню - в стаціонарних станах Бор застосував класичні. механіку і припущення про збіг результатів квантової і класичної. теорій при малих частотах випромінювання, що представляло первонач. форму відповідності принципу, к-рий Бор розвивав надалі, надаючи йому велике значення; принцип відповідності відіграв велику роль в становленні квантової механіки.
Розгляд, згідно модельної теорії атома Бора, руху електронів в стаціонарних станах за законами класичної. механіки при доповнить. умовах квантування (зокрема, за умови рівності моменту імпульсу електрона на круговій орбіті цілому кратному постійної; ця умова часто неправильно включають в число постулатів Бора) дозволило самому Бору, А. Зоммерфельду (A. Sommerfeld) і ін. вченим пояснити закономірності в оптич. і рентгенівських спектрах і дати фіз. тлумачення периодич. закону елементів. Однак модельна теорія Бора зустрілася з низкою труднощів при поясненні властивостей складних атомів і найпростіших молекул (вже для атома гелію і молекули водню), що було пов'язано з використанням класичної. механіки і мало принциповий характер. Ці труднощі були дозволені на наступному етапі розвитку А. ф. створенням починаючи з 1925 последоват. квантової теорії.
Літ .. Зубов В. П. Розвиток атомистических уявлень до поч. XIX ст. M. 1965; Кедрів Б. M. Три аспекти атомістики, ч. 2 - Вчення Дальтона. Історич. аспект, M. 1969; Xунд Ф. Історія квантової теорії, пров. з нім. К. 1980; Джеммер M. Еволюція понять квантової механіки, пров. з англ. M. 1985; Eльяшевіч M. А. Розвиток Нільсом Бором квантової теорії атома і принципу відповідності, "УФН", 1985, т. 147, с. 253. M. А. Ел'яшевіч.