ბორის მოდელი: განმარტება და განვითარება

მე -20 საუკუნის დასაწყისში დანიელმა ფიზიკოსმა ნილს ბორმა მრავალი წვლილი შეიტანა ატომურ თეორიასა და კვანტურ ფიზიკაში. მათ შორისაა მისი ატომის მოდელი, რომელიც ერნესტ რეზერფორდის მიერ წინა ატომური მოდელის გაუმჯობესებული ვერსია იყო. ეს ოფიციალურად ცნობილია როგორც რუტერფორდ-ბორის მოდელი, მაგრამ მას ხშირად უწოდებენ ბორის მოდელს.

რეზერფორდის მოდელი შეიცავს კომპაქტურ, დადებითად დამუხტულ ბირთვს, რომელიც გარშემორტყმულია ელექტრონების დიფუზიური ღრუბლით. ამან ბუნებრივად გამოიწვია ატომის პლანეტარული მოდელი, ბირთვი მზის როლს ასრულებს და ელექტრონები წრიულ ორბიტებში, როგორც მინიატურული მზის სისტემა, პლანეტების როლს ასრულებს.

ამასთან, ამ მოდელის მთავარი უკმარისობა იყო ის, რომ ელექტრონებს (პლანეტებისგან განსხვავებით) ჰქონდათ ნულოვანი ელექტრული მუხტი და ამიტომ ენერგიას ასხივებდნენ ბირთვის გარშემო ბრუნვისას ეს გამოიწვევს მათ ცენტრში ჩავარდნას, ენერგიის "ნაცხის" გამოსხივებას ელექტრომაგნიტური სპექტრის გასწვრივ დაცემისას. მაგრამ ცნობილი იყო, რომ ელექტრონებს ჰქონდათ სტაბილური ორბიტა და მათი გამოსხივებული ენერგიები ხდებოდა დისკრეტული რაოდენობით, რომელსაც სპექტრალურ ხაზებს უწოდებენ.

ბორის მოდელი იყო რეზერფორდის მოდელის გაგრძელება და შეიცავდა სამ პოსტულატს:

1. ელექტრონებს შეუძლიათ იმოძრაონ გარკვეულ დისკრეტულ სტაბილურ ორბიტებში ენერგიის გამოსხივების გარეშე.
2. ამ სპეციალურ ორბიტებს აქვთ კუთხოვანი იმპულსის მნიშვნელობები, რომლებიც შემცირებულია პლანკის მუდმივის inte –ის მთელი რიგით (ზოგჯერ მას უწოდებენ თ – ბარს).
3. ელექტრონებს შეუძლიათ მიიღონ ან დაკარგონ ენერგიის ძალიან სპეციფიკური რაოდენობა მხოლოდ ერთი ორბიტიდან მეორეზე გადახრით დისკრეტული ნაბიჯებით, შთანთქავენ ან ასხივებენ რადიაციას კონკრეტული სიხშირით.

ბორის მოდელი უზრუნველყოფს ენერგიის დონის პირველ რიგში დაახლოებას მარტივი ატომებისთვის, მაგალითად წყალბადის ატომი.

ელექტრონის კუთხოვანი იმპულსი უნდა იყოს

სადმარის ელექტრონის მასა,ვარის მისი სიჩქარე,რარის რადიუსი, რომელზეც ის ბირთვისა და კვანტური რიცხვის გარშემო მოძრაობსნარის ნულოვანი მთელი რიცხვი. მას შემდეგ, რაც ყველაზე დაბალი მნიშვნელობა აქვსნარის 1, ეს იძლევა ორბიტალური რადიუსის ყველაზე დაბალ შესაძლო მნიშვნელობას. ეს ცნობილია როგორც ბორის რადიუსი და იგი დაახლოებით 0,0529 ნანომეტრია. ელექტრონი ბორის რადიუსთან ახლოს არ შეიძლება იყოს ბირთვთან და მაინც იყოს სტაბილურ ორბიტაზე.

თითოეული მნიშვნელობანუზრუნველყოფს განსაზღვრულ ენერგიას გარკვეულ რადიუსში, რომელიც ცნობილია როგორც ენერგეტიკული გარსი ან ენერგიის დონე. ამ ორბიტებში ელექტრონი არ ასხივებს ენერგიას და ასე არ ვარდება ბირთვში.

ბორის მოდელი შეესაბამება დაკვირვებებს, რომლებიც მივყავართ კვანტურ თეორიას, მაგალითად, აინშტაინის ფოტოელექტრული ეფექტი, მატერიის ტალღები და ფოტონების არსებობა (თუმცა ბორს არ სჯეროდა არსებობის ფოტონები).

რიდბერგის ფორმულა ემპირიულად ცნობილი იყო ბორის მოდელამდე, მაგრამ ის შეესაბამება ბორის აღწერილ ენერგიებს აღწერილ მდგომარეობებს შორის გადასვლებთან ან ნახტომებთან დაკავშირებულ ენერგიებთან. მოცემულ ორბიტალურ გადასვლასთან დაკავშირებული ენერგია არის

სადრ_ეარის რიდბერგის მუდმივა დან_ვდან_მეარიანნშესაბამისად, საბოლოო და საწყისი ორბიტალების მნიშვნელობები.

ბორის მოდელი იძლევა არასწორი მნიშვნელობას მიწისქვეშა მდგომარეობის (ყველაზე დაბალი ენერგეტიკული მდგომარეობის) კუთხოვანი იმპულსისთვის; მისი მოდელი პროგნოზირებს value მნიშვნელობას, როდესაც ცნობილია, რომ ნამდვილი მნიშვნელობა ნულის ტოლია. მოდელი ასევე არ არის ეფექტური უფრო დიდი ატომების, ან ერთზე მეტი ელექტრონის მქონე ატომების ენერგიის დონის პროგნოზირებისთვის. ეს ყველაზე ზუსტია წყალბადის ატომზე გამოყენებისას.

მოდელი არღვევს ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპს იმით, რომ ელექტრონებს მიიჩნევს ცნობილი ორბიტების შესახებდაადგილმდებარეობა. გაურკვევლობის პრინციპის თანახმად, ამ ორი რამ ერთდროულად ვერ იქნება ცნობილი კვანტური ნაწილაკის შესახებ.

ასევე არსებობს კვანტური ეფექტები, რომლებიც არ აიხსნება მოდელით, მაგალითად, ზემანის ეფექტი და სპექტრალურ ხაზებში წვრილი და ჰიპერფინი სტრუქტურის არსებობა.

ორი მთავარი ატომური მოდელი შეიქმნა ბორის წინა პერიოდში. დალტონის მოდელში ატომი უბრალოდ მატერიის ფუნდამენტური ერთეული იყო. ელექტრონები არ განიხილებოდა. ჯ.ჯ. ტომსონის ქლიავის პუდინგის მოდელი გახლდათ დალტონის, რომელიც წარმოადგენდა ელექტრონებს, როგორც ჩირქოვანი მყარი, მაგარი ქიშმიში.

შრედინგერის ელექტრონული ღრუბლის მოდელი მოვიდა ბორის შემდეგ და წარმოადგინა ელექტრონები, როგორც სფერული ალბათობის ღრუბლები, რომლებიც ბირთვთან ახლოს უფრო მჭიდროდ იზრდებიან.