مدل اتمی بوهر چیست؟

0

ارنست رادرفورد در سال ۱۹۱۱ پس از کشف هسته اتم مدل سیاره‌ای را برای اتم پیشنهاد داده بود. در این مدل، اتم همانند یک منظومه سیاره‌ای است که در آن الکترونها مانند سیاراتی حول هسته در حال گردشند. هرچند این مدل، جالب توجه به نظر می‌رسید؛ اما یک اشکال اساسی داشت. بر اساس نظریه الکترومغناطیس ماکسول می‌دانیم که هر ذره باردار شتابدار باید انرژی خود را به صورت امواج الکترومغناطیسی تابش کند. بدین ترتیب الکترونها که در حال حرکت شتابدار مرکزگرا در گردش به دور هسته هستند باید در کسری از ثانیه تمام انرژی خود را تابش کرده و در حرکتی مارپیچ وار روی هسته سقوط کنند.

به عبارتی بر اساس مدل اتم سیاره‌ای رادرفورد، اتم اساسا ناپایدار خواهد بود و در چشم بر هم زدنی فرو می‌ریزد. اما در همین هنگام بود که سر و کله یک فیزیکدان جوان دانمارکی به نام نیلز بوهر پیدا شد تا معمای ناپایداری اتم رادرفورد را حل کند.

بوهر گفت باید توجه داشت که برای تبیین پدیده‌ها در دنیای اسرار آمیز درون اتم دیگر نمی‌توان همان قوانین فیزیک کلاسیک حاکم بر عرصه منظومه‌های سیاره‌ای را به کار گرفت. به عبارتی الکترون‌ها در اتم‌ها برخلاف منظومه‌های سیاره‌ای نمی‌توانند در هر مدار دلخواهی حول هسته بگردند بلکه تنها مجاز به قرار گرفتن در مدارهای مشخصی هستند؛ مدارهایی که در آن‌ها تکانه اندازه حرکت) زاویه‌ای الکترون مضرب صحیحی از یک مقدار پایه باشد و این یعنی کوانتومی بودن تکانه زاویه‌ای الکترون در اتم در مدل اتمی بوهر برخلاف الکترومغناطیس کلاسیک، الکترونها هنگام گردش در مدارهای مجاز تابش نمی‌کنند؛ بلکه تنها هنگامی تابش می‌کنند که ناگهان از یک مدار بالاتر به یک مدار پایین‌تر جهش کنند.

در این صورت مقدار انرژی اضافی خود را به صورت یک فوتون تابش می‌کنند که انرژی آن برابر اختلاف انرژی دو تراز مزبور خواهد بود. مدل اتمی بوهر در واقع نخستین مدل اتمی بود که قواعد کوانتومی در آن اعمال شده بود به طوری که با قوانین کوانتومی کشف شده توسط ماکس پلانک و اینشتین در مورد فوتونها هم سازگاری داشت. ضمنا مدل اتمی بوهر به خوبی توانست طیف مشاهده شده اتم هیدروژن را که توسط آزمایشات طیف نگاری به دست آمده بود توضیح دهد.

البته بعدها با پیشرفت فیزیک کوانتومی، مدل دقیق‌تری از اتم ارائه شد که جای مدل اتمی بوهر را گرفت اما با این حال مدل اتمی بوهر به عنوان نخستین مدل کوانتومی اتم در تاریخ فیزیک اتمی جاودانه شد.


   

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.