Bohr model
V fyzice Bohr model, stále obyčejně používal a učil dnes protože jeho jednoduchosti, líčí atom jak malé nesporně účtované jádro s elektrony v orbitě u různých úrovní, podobný ve struktuře ke sluneční soustavě.
V rané fázi 20. století, experimentuje Ernest Rutherford a jiní prokázali, že atomy sestávaly z malého hustého nesporně účtovaného jádra obklopeného obíháním záporně účtoval elektrony. Nicméně klasická fyzika v té době byla neschopná vysvětlit to proč elektrony obíhání netočily se do jádra.
Nejjednodušší možný atom je vodík, který sestává z jádra a jednoho elektronu obíhání. Protože jádro je pozitivní a elektron být oppositely nabitý oni budou přitahovat jednoho jiný coulomb sílou, v hodně stejný cesta že slunce přitahuje zemi gravitační sílou. Nicméně, jestliže elektron obíhá okolo jádra na klasické oběžné dráze, to mít vydávat elektromagnetické záření (lehký) shodovat se k dobře ustaveným teoriím elektromagnetismu.
Jestliže elektron obíhání vyzařuje světlo, to musí ztratit energii a spirálu do jádra, tak proč dělat atomy dokonce i existovat? Co je více, spektra atomů ukázat, že obíhající elektrony mohou vyzařovat světlo ale jediný u jistých frekvencí. Toto dávalo žádný smysl vůbec k vědcům času.
Tyto obtíže byly rozděleny v 1913 Niels Bohr kdo navrhoval to elektrony obíhání:
- (1) existoval v orbitách, které měly jednotlivý quantized energie. To je, ne každá orbita je možná ale jediná jistý přesné. Přesné energie povolených orbit závisí na atomu v pochybnost.
- (2) práva klasické mechaniky neplatí, když elektrony udělají skok z jedné povolené orbity k jinému.
- (3) když elektron udělá skok z jedné orbity k jinému rozdíl energie je vyhraje (nebo dodával) jeden quantum světla (volal foton) který má frekvenci, která přímo závisí na energetickém rozdílu mezi dvěma orbitals.
kde f je frekvence fotonu, E rozdíl energie, a h je konstanta úměrnosti známá jako Planck konstanta.
- (4) povolené orbity závisí na quantized (jednotlivé) hodnoty okružní moment hybnosti, L shodovat se k rovnici
Kde n = 1, 2, 3, a hellip; a je nazýván momentem hybnosti kvantové číslo.
Tyto předpoklady vysvětlovaly mnoho z pozorování viděných v době, takový jak proč spektra sestávají z jednotlivý linky. Assumption 4) řekne to nejnižší hodnota n je 1. Toto odpovídá nejmenšímu možnému poloměru (pro matematiku vidí Ohanian-principy fyziky nebo některý velký, obvykle Američan, vysokoškolská úvodní fyzika učebnice) 0.0529 nm. Toto je známé jako Bohr poloměr, a vysvětlí to proč atomy jsou stabilní. Jednou elektron je na nejnižší oběžné dráze, to může jít ne další. To nemůže vydávat některého více světla protože to by potřebovalo jít do nižší orbity, ale to nemůže dělat to jestliže to je už na nejnižší povolené oběžné dráze.
Bohr model je někdy známý jako model semiclassical protože ačkoli to přece zahrnuje některé myšlenky na kvantovou mechaniku to není plný quantum mechanický popis atomu. Assumption 2) říká, že práva klasické mechaniky neplatí během množstevního skoku ale neřekne co práva by měla nahradit klasické mechaniky. Assumption 4) říká, že točivý moment je quantised ale nevysvětlí to proč.
V rozkazu úplně popisovat atom my potřebujeme používat plnou teorii kvantové mechaniky, který byl vypočítán množstvím lidí v rokách po modelu Bohra. Tato teorie bere elektrony jako vlny, který vytvořit 3D stálé vlnové charakteristiky v atomu. (toto je proč kvantová mechanika je někdy nazývána vlnovou mechanikou.) tato teorie zvažuje ten nápad elektronů, zatímco jsoucí malé billiard zbalí se jako částečky, které cestují po kole v orbitách jak nesmyslně špatný; místo toho elektrony tvoří mraky pravděpodobnosti. Vy byste mohli najít elektron tady s jistou pravděpodobností; vy byste mohli najít to tam s různou pravděpodobností. Nicméně to je zajímavé všimnout si toho jestliže vy přijdete na průměrný okruh elektronu v nejnižším možném energetickém stavu to dopadá být přesně stejný s poloměrem Bohra (ačkoli to bere mnoho více stran matematiky přijít na to).
Plná kvantová mechanika teorie je krásná teorie, která byla experimentálně zkoušela a nacházela být neuvěřitelně přesný, nicméně to je matematicky hodně pokročilejší, a často používat mnohem jednodušší Bohr model sežene vám výsledky s hodně méně půtky. Věc si pamatovat je že to je jen model, pomoc pochopení. Atomy nejsou opravdu malé sluneční soustavy.