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

تعرف على كيفية استخدام نتيجة Enem 2018 للدراسة في البرتغال

أخبار العدوفي المجموع ، هناك 29 مؤسسة برتغالية تقبل درجة Enem 2018 للقبول من قبل البرازيليين.لكل ...

read more

IPhone قابل للطي في عام 2023؟ لدى Apple خطط أخرى ؛ يفهم

تعد Apple واحدة من أكبر الشركات متعددة الجنسيات في مجال التكنولوجيا في العالم وتشتهر بمنتجات مثل ...

read more

هل يمكنك حل مشكلة الرياضيات في TikTok؟

إذا كنت من محبي الرياضيات و لغز، هذا هو التحدي الصحيح. اعتمادًا على مهارتك ، يمكنك إكمالها في ما ...

read more