A hidrogén atom Bohr-féle modellje

1913-ban a dán Niels Bohr (1885 - 1962) megmagyarázta az atomos hidrogén spektrumát a Rutherford-féle atommodell tökéletesítésével. Ebben a modellben a negatív töltésű elektronok a pozitív töltésű atommag körül keringenek a Coulomb-törvény által leírt elektromos vonzás miatt.

De az elektront nem csak részecskének, hanem önmagával interferáló de Broglie hullámnak (anyaghullám) is tekintjük. A pálya csak akkor stabil, ha kielégíti az állóhullám feltételt: a körpálya ívhossza legyen egész számú többszöröse a hullámhossznak. Ennek következtében, a pálya sugara és az energia csak bizonyos megengedett értékeket vehet föl. A matematikai függelék megmagyarázza hogyan kell ezeket az értékeket kiszámolni.

A klasszikus eletrodinamika szerint a körpályán mozgó (így centripetális gyorsulással rendelkező) töltés folyamatosan elektromágneses hullámokat sugároz. Az energiaveszteség miatt az elektronnak nagyon gyorsan spirális pályán az atommagba kellene zuhannia. A valóságban ez nem következik be. A Bohr-modell szerint amíg az elektron energiája a fent említett megengedett értékek valamelyikével egyezik meg, addig nem bocsájt ki energiát. Ugyanakkor, ha az elektron nem a legkisebb energiaértékkel rendelkezik (n = 1), akkor spontán módon alacsonyabb energiájú állapotba kerülhet, és az energiakülönbséget foton formájában kibocsájtja. A megfelelő elektromágneses hullám hullámhosszának kiszámításakor kapott érték megegyezik a hidrogén spektrumvonalainak mérésekor kapott eredményekkel.

Az atommag körül keringő elektronok gondolatát nem tekinthetjük valóságnak. A Bohr-modell csak egy közbeeső lépés az atomszerkezetet leíró kvantumelmélet felé.


Az ábra a hidrogén atom elektronszerkezetét illusztrálja a részecske és a hullámmodell szerint. Kiválaszthatjuk az n főkvantumszámot. Az ábra jobb oldalán az atom energiaszintjeit mutató rajz található. A jobb alsó részen pedig leolvashatjuk az r pályasugarat és az E teljes energiát.

Ha a pálya sugarát az egérrel változtatni próbálod, akkor általában nem stacionárius pályákat kapsz. Ezt a "Hullám modell" opció választásával figyelhetjük meg: A zöld hullámvonal, mely a de Broglie hullámot jelképezi, az esetek többségében nem záródik. Csak akkor, ha a kör kerülete a hullámhossz (kék) egész számú többszöröse. Akkor ugyanis stacionárius állapotot kapunk.

 

 
Fizika
Fizika

URL: http://www.walter-fendt.de/ph14hu/bohrh_hu.htm
© Walter Fendt 1999. május 30.
© Serényi Tamás 2004. március 15.
Utolsó módosítás: 2004. május 22.