Το 1911, ο φυσικός της Νέας Ζηλανδίας Ernest Rutherford, μαζί με τους συνεργάτες του, πραγματοποίησαν ένα πείραμα στο οποίο βομβάρδισε μια πολύ λεπτή χρυσή λεπίδα με σωματίδια άλφα από πολώνιο (ραδιενεργό χημικό στοιχείο), η ανάλυση αυτού του πειράματος επέτρεψε στον Rutherford να καταλήξει σε συμπεράσματα ότι κορυφώθηκε με την ανακοίνωση ενός νέου ατομικού μοντέλου, στο οποίο υπέθεσε ότι το άτομο αποτελείται από έναν πυκνό, θετικό πυρήνα, με ηλεκτρόνια σε τροχιά η επιστροφή σου.
Ωστόσο, η κλασική φυσική επέκρινε σκληρά το μοντέλο του Rutherford, επειδή σύμφωνα με τον κλασικό ηλεκτρομαγνητισμό του Maxwell, εκπέμπει ένα επιταχυνόμενο κινούμενο φορτίο ηλεκτρομαγνητικά κύματα, έτσι ένα ηλεκτρόνιο που περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα θα πρέπει να εκπέμπει ακτινοβολία, να χάνει ενέργεια και τελικά να πέφτει στον πυρήνα, και ήδη γνωρίζουμε ότι δεν συμβαίνει.
Το 1914, ο Δανός φυσικός Niels Bohr πρότεινε ένα μοντέλο που έγινε γνωστό ως άτομο Bohr ή ατομικό μοντέλο Bohr, βασίζεται σε αξιώματα που θα λύσουν τα προβλήματα του μοντέλου Rutherford, εξηγώντας γιατί τα ηλεκτρόνια δεν θα έπεφταν σπειροειδώς στο πυρήνας. Όπως προέβλεπε η κλασική φυσική, ο Bohr υπέθεσε ότι τα ηλεκτρόνια περιστρέφονταν γύρω από τον πυρήνα σε τροχιές. πιθανή, καθορισμένη και κυκλική λόγω της ηλεκτρικής δύναμης, η οποία μπορεί να υπολογιστεί από τον νόμο της Coulomb μέσω της εξίσωσης:
F = ke²
r²
Τους ονόμασε στάσιμες τροχιές, εκτός αυτού, τα ηλεκτρόνια δεν εκπέμπουν αυτόματα ενέργεια, για να πηδήξει από τη μία τροχιά στην άλλη, χρειάζεται να λάβει ένα ενεργειακό φωτονίο που μπορεί να υπολογιστεί έτσι:
Ε = Εφά - ΚΑΙΕγώ = hf
Με αυτόν τον τρόπο, αν δεν λάβει ακριβώς την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να πηδήξει από τη μία τροχιά στην άλλη, πιο μακριά από τον πυρήνα, το ηλεκτρόνιο θα παραμείνει στην τροχιά του επ 'αόριστον.
Η ενέργεια που αντιστοιχεί σε κάθε τροχιά υπολογίστηκε από τον Bohr, δείτε πώς μπορούμε να φτάσουμε στο ίδιο αποτέλεσμα:
Η ηλεκτρική δύναμη δρα ως κεντρομόλος δύναμη, έτσι έχουμε:
mv² = ke², τότε mv² = ke² (ΕΓΩ)
ρ r² r
Η κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου δίνεται από τον Εντο = ½ mv². Πού το παίρνουμε:
ΚΑΙντο = ke²
2ος
Η πιθανή ενέργεια του ηλεκτρονίου δίνεται από: EΠ = - ke² (ΙΙ)
ρ
Η συνολική ενέργεια θα είναι: E = Eντο + ΚΑΙΠ
Ε = ke² – ke² = - ke² (III)
2r r 2r
Ο Niels Bohr υπέθεσε περαιτέρω ότι το προϊόν mvr θα πρέπει να είναι ακέραιο πολλαπλάσιο (n) h / 2π, δηλαδή:
mvr = ναι
2π
με n = 1,2,3 ...
Έτσι μπορούμε να κάνουμε:
v = ναι (IV)
2πμ
Αντικαθιστώντας αυτήν την τιμή στην εξίσωση (I) έχουμε:
Μ( ναι )² = ke²
2πmr r
m²² = ke²
4π²m²r² r
που οδηγεί σε: n²h² = ke²
4π²mr² r
n²h² = ke²
4π²μρ
4π²μρ = 1
n²h² ke²
Επομένως r = n²h²
4π²mke²
r = h² . n² (V)
4π²mke²
Αντικατάσταση V στο III
ΚΑΙόχι = - 2π² m k²e4 . 1 (ΕΙΔΕ)
h² n²
Με την εξίσωση (VI) παραπάνω, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η ενέργεια του ηλεκτρονίου στις επιτρεπόμενες τροχιές, όπου n = 1 αντιστοιχεί στη χαμηλότερη κατάσταση ενέργεια, ή κατάσταση εδάφους, την οποία θα αφήσει μόνο εάν είναι ενθουσιασμένη μέσω ενός λαμβανόμενου φωτονίου, πηδώντας σε περισσότερο ενέργεια, στην οποία θα παραμείνει για εξαιρετικά σύντομο χρονικό διάστημα, σύντομα θα επιστρέψει στην κατάσταση του εδάφους εκπέμποντας ένα φωτόνιο ενέργεια. Το ατομικό μοντέλο του Bohr εξήγησε το μονοηλεκτρονικό άτομο του υδρογόνου καλά και για περισσότερα άτομα σύμπλοκα, μια νέα θεωρία θα χρειαζόταν ακόμη, η θεωρία Schroedinger, η οποία βρίσκεται ήδη στους τομείς της μηχανικής. ποσοστό.
Από τον Πάολο Σίλβα
Αποφοίτησε στη Φυσική
