בשנת 1911 ביצע הפיזיקאי הניו זילנדי ארנסט רתרפורד יחד עם משתפי הפעולה שלו ניסוי בו הפציץ להב זהב דק מאוד עם חלקיקי אלפא מפולוניום (יסוד כימי רדיואקטיבי), ניתוח הניסוי הזה איפשר לרותרפורד להגיע למסקנות הגיע לשיאו בהכרזה על מודל אטומי חדש, בו הניח כי האטום מורכב מגרעין צפוף וחיובי, עם אלקטרונים המקיפים שובך.
עם זאת, הפיזיקה הקלאסית מתחה ביקורת קשה על המודל של רתרפורד, מכיוון שעל פי האלקטרומגנטיות הקלאסית של מקסוול, מטען מואץ נע. גלים אלקטרומגנטיים, לכן אלקטרון המסתובב סביב הגרעין אמור לפלוט קרינה, לאבד אנרגיה ולבסוף ליפול לתוך הגרעין, ואנחנו כבר יודעים שהוא לא זה קורה.
בשנת 1914, הפיזיקאי הדני נילס בוהר הציע מודל שכונה אטום בוהר, או מודל אטומי בוהר, בהתבסס על פוסטולטים שיפתור את הבעיות של מודל רתרפורד, והסביר מדוע האלקטרונים לא ייפלו ספירלית אל תוך הליבה. כפי שניבאה הפיזיקה הקלאסית, בוהר הניח כי אלקטרונים מסתובבים סביב הגרעין במסלולים. אפשרי, מוגדר ומעגלי עקב הכוח החשמלי, שניתן לחשב באמצעות חוק קולומב באמצעות של המשוואה:
F = ke²
r²
הוא כינה אותם במסלולים נייחים, חוץ מזה אלקטרונים לא פולטים אנרגיה באופן ספונטני, כדי לקפוץ ממסלול אחד למשנהו צריך לקבל פוטון אנרגיה שניתן לחשב לכן:
E = E.f וגםאני = hf
בדרך זו, אלא אם כן הוא יקבל בדיוק את כמות האנרגיה הדרושה כדי לקפוץ ממסלול אחד למשנהו, רחוק יותר מהגרעין, האלקטרון יישאר במסלולו ללא הגבלת זמן.
האנרגיה המתאימה לכל מסלול חושבה על ידי בוהר, ראה כיצד אנו יכולים להגיע לאותה תוצאה:
הכוח החשמלי פועל ככוח צנטריפטרי, ולכן יש לנו:
mv² = ke²ואז mv² = ke² (אני)
ר r² r
האנרגיה הקינטית של האלקטרון ניתנת על ידי E.ç = ½ mv². איפה משיגים את זה:
ANDç = ke²
2
האנרגיה הפוטנציאלית של האלקטרון ניתנת על ידי: Eפ = - ke² (II)
ר
האנרגיה הכוללת תהיה: E = Eç + ANDפ
E = ke² – ke² = - ke² (III)
2r r 2r
נילס בוהר הניח עוד כי ה- mvr של המוצר צריך להיות מכפיל שלם (n) של h / 2π, כלומר:
mvr = הא
2π
עם n = 1,2,3 ...
כדי שנוכל לעשות:
v = הא (IV)
2πmr
החלפת ערך זה במשוואה (I) יש לנו:
M( הא )² = ke²
2πmr r
mn²h² = ke²
4π²m²r² r
מה שמביא ל: n²h² = ke²
4π²mr² r
n²h² = ke²
4π²mr
4π²mr = 1
n²h² ke²
לכן r = n²h²
4π²mke²
r = h² . n² (V)
4π²mke²
החלפת V ב- III
ANDלא = - 2πמ"ר מ"ר4 . 1 (ראה)
h² n²
בעזרת משוואה (VI) לעיל, ניתן לחשב את האנרגיה של האלקטרון במסלולים המותרים, כאשר n = 1 המקביל למצב הנמוך ביותר אנרגיה, או מצב קרקע, שהוא ישאיר רק אם הוא מתרגש דרך פוטון שקיבל, קופץ למצב יותר אנרגיה, בה היא תישאר לפרק זמן קצר ביותר, בקרוב היא תחזור למצב הקרקע ופולט פוטון של אֵנֶרְגִיָה. המודל האטומי של בוהר הסביר היטב את האטום המונואלקטרוני של מימן, ובשביל אטומים נוספים קומפלקסים, עדיין יהיה צורך בתיאוריה חדשה, תורת שרדינגר, שכבר נמצאת בתחומי המכניקה. קוונטית.
מאת פאולו סילבה
בוגר פיזיקה
