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 = كه² – كه² = - 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
2π
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 . 1 (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
