ذرة بوهر. ذرة بور: طاقة المدارات المسموح بها

في عام 1911 ، أجرى الفيزيائي النيوزيلندي إرنست رذرفورد مع مساعديه تجربة قصف فيها شفرة ذهبية رفيعة جدًا باستخدام جسيمات ألفا من البولونيوم (عنصر كيميائي مشع) ، سمح تحليل هذه التجربة لرذرفورد بالتوصل إلى استنتاجات مفادها: بلغ ذروته في الإعلان عن نموذج ذري جديد ، حيث افترض أن الذرة تتكون من نواة كثيفة موجبة ، مع إلكترونات تدور في عودتك.

ومع ذلك ، انتقدت الفيزياء الكلاسيكية بشدة نموذج رذرفورد ، لأنه وفقًا للكهرومغناطيسية الكلاسيكية لماكسويل ، تنبعث شحنة سريعة الحركة. الموجات الكهرومغناطيسية ، لذلك يجب أن يصدر الإلكترون الذي يدور حول النواة إشعاعًا ، ويفقد الطاقة ويسقط في النهاية في النواة ، ونحن نعلم بالفعل أنه لا يحدث ذلك.

في عام 1914 ، اقترح الفيزيائي الدنماركي نيلز بور نموذجًا عُرف باسم ذرة بوهر ، أو نموذج بوهر الذري ، استنادًا إلى افتراضات من شأنها أن تحل مشكلات نموذج رذرفورد ، وتشرح سبب عدم وقوع الإلكترونات حلزونيًا في النواة. كما تنبأت الفيزياء الكلاسيكية ، افترض بوهر أن الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات. ممكن ومحدد ودائري بسبب القوة الكهربائية ، والتي يمكن حسابها من خلال قانون كولوم من المعادلة:

F = كه²
ص²

أطلق عليها اسم مدارات ثابتة ، بالإضافة إلى أن الإلكترونات لا تصدر طاقة بشكل تلقائي للقفز من مدار إلى آخر ، فإنها تحتاج إلى تلقي فوتون طاقة يمكن حسابه هكذا:

ه = هF - وأنا = hf

بهذه الطريقة ، ما لم يستقبل بالضبط مقدار الطاقة اللازمة للقفز من مدار إلى آخر ، بعيدًا عن النواة ، سيبقى الإلكترون في مداره إلى أجل غير مسمى.

تم حساب الطاقة المقابلة لكل مدار بواسطة Bohr ، انظر كيف يمكننا الوصول إلى نفس النتيجة:

تعمل القوة الكهربائية كقوة جاذبة ، لذلك لدينا:

بالسيارات² = كه²، ثم mv² = كه² (أنا)
ص ص² ص

تعطى الطاقة الحركية للإلكترون بواسطة Eç = ½ mv². من أين نحصل على ذلك:

وç = كه²
الثاني

تعطى الطاقة الكامنة للإلكترون بواسطة: Eص = - كه² (الثاني)
ص

سيكون إجمالي الطاقة: E = Eç + وص

ه = كه²كه² = - كه² (ثالثا)
2r ص 2r

افترض نيلز بور أيضًا أن المنتج mvr يجب أن يكون عددًا صحيحًا مضاعفًا (n) لـ h / 2π ، أي:

مفر = هاه

مع ن = 1،2،3 ...

لذلك يمكننا القيام بما يلي:

ت = هاه (رابعا)
2πmr

استبدال هذه القيمة في المعادلة (I) لدينا:

م ( هاه )² = كه²
2πmr r

mn²h² = كه²
 4π²m²r² ص

مما يؤدي إلى: ن² س²  = كه²
4π²mr² ص

ن² س²  = ke²
4π² السيد

4π² السيد = 1
n²h² ke²

لذلك ص = ن² س²
4π² مك²

ص = ح² . ن² (الخامس)
4π² مك²

استبدال V في III

ولا = - 2π² م ك² هـ4 . (رأى)
h² n²

مع المعادلة (VI) أعلاه ، من الممكن حساب طاقة الإلكترون في المدارات المسموح بها ، حيث n = 1 المقابلة لأدنى حالة الطاقة ، أو الحالة الأرضية ، والتي لن تتركها إلا إذا كانت متحمسة من خلال فوتون مستلم ، وتقفز إلى أكثر الطاقة ، التي ستبقى فيها لفترة زمنية قصيرة للغاية ، وسرعان ما ستعود إلى الحالة الأرضية تنبعث منها فوتونًا طاقة. أوضح نموذج بوهر الذري ذرة الهيدروجين أحادية الإلكترون وللمزيد من الذرات ستظل هناك حاجة إلى نظرية جديدة ، نظرية شرودينجر ، الموجودة بالفعل في مجالات الميكانيكا. الكم.


بقلم باولو سيلفا
تخرج في الفيزياء

فرانسيسكو خيمينيز دي سيسنيروس

وُلد الكاردينال من أصل إسباني في توريلاغونا ، إسبانيا ، في سيسنيروس ، ويُعتبر المعلم الرئيسي للإص...

read more

فريديريك فرانسوا شوبان ، ني فريدريك فرانسيسك شوبان

في الأساس ، ملحن بولندي عازف البيانو ولد في Zelazowa Wola ، بالقرب من وارسو ، مؤلف مقدمات ، ليلية...

read more

فرانسيسكو خوسيه إيتامار دي أسومباساو ، إيتامار أسومباساو

موسيقي برازيلي ولد في تييتي ، ساو باولو ، اشتهر بمؤلفاته المبتكرة في الموسيقى الشعبية. سجل ألبومه...

read more