Karakteristike i ograničenja Brogliejevog atomskog modela



Brogliejev atomski model je predložio francuski fizičar Louis Broglie 1924. godine. U svojoj doktorskoj disertaciji, Broglie je potvrdio dualnost valova i čestica elektrona, postavljajući temelje valne mehanike. Broglie je objavio važna teoretska otkrića o prirodi materije koja se nalazi u valovnom korpusku na atomskoj skali.

Potom su Broglieve izjave eksperimentalno demonstrirali znanstvenici Clinton Davisson i Lester Germer, 1927. godine. Teorija Brogliejevih elektronskih valova temelji se na Einsteinovom prijedlogu o valnim svojstvima svjetlosti na kratkim valnim duljinama..

Broglie je najavio mogućnost da materija ima ponašanje slično onome svjetlosti, i sugerirao slična svojstva u subatomskim česticama kao što su elektroni.

Električni naboji i orbite ograničavaju amplitudu, duljinu i frekvenciju vala opisanog elektronima. Broglie je objasnio kretanje elektrona oko atomske jezgre.

indeks

  • 1 Značajke Brogliejevog atomskog modela
  • 2 Davissonov i Germerov eksperiment
  • 3 Ograničenja
  • 4 Zanimljivosti
  • 5 Reference

Značajke Brogliejevog atomskog modela

Kako bi razvio svoj prijedlog, Broglie je krenuo od načela da su elektroni imali dvojnu prirodu između vala i čestica, slično svjetlu.

U tom smislu, Broglie je napravio usporedbu između oba fenomena i na temelju jednadžbi koje je Einstein razvio za proučavanje valne prirode svjetla, ukazao je na sljedeće:

- Ukupna energija fotona, a time i ukupna energija elektrona, proizlazi iz produkta frekvencije vala i konstante Planka (6.62606957 (29) × 10). -34 Jules x sekundi), kako je detaljno opisano u sljedećem izrazu:

U ovom izrazu:

E = energija elektrona.

h = Konstanta daske.

f = frekvencija vala.

- Linearni momenat fotona, a time i elektrona, obrnuto je proporcionalan valnoj duljini, a obje magnitude povezane su preko konstante Plank:

U ovom izrazu:

p = linearni moment elektrona.

h = Konstanta daske.

λ = valna duljina.

- Linearni moment je produkt mase čestice brzinom koju čestica ima za vrijeme svog pomaka.

Ako se prethodni matematički izraz restrukturira kao funkcija valne duljine, imamo sljedeće:

U navedenom izrazu:

λ = valna duljina.

h = Konstanta daske.

m = masa elektrona.

v = brzina elektrona.

Budući da h, konstanta Planka, ima malu vrijednost, valna duljina λ je također. Stoga je moguće tvrditi da se valna svojstva elektrona javljaju samo na atomskoj i subatomskoj razini.

- Broglie se također temelji na postulatima Bohrovog atomskog modela. Prema potonjem, orbite elektrona su ograničene i mogu biti samo višestruke. ovako:

gdje je:

λ = valna duljina.

h = Konstanta daske.

m = masa elektrona.

v = brzina elektrona.

r = polumjer orbite.

n = cijeli broj.

Prema Bohrovom atomskom modelu, koji je Broglie prihvatio kao osnovu, ako se elektroni ponašaju kao stojeći valovi, jedine dopuštene orbite su one čiji je radijus jednak integralnom višekratniku valne duljine λ..

Stoga, nisu sve orbite u skladu s parametrima potrebnim da se elektron kreće kroz njih. Zato elektroni mogu putovati samo u određenim orbitama.

Teorija valova Brogliejevih elektrona opravdala je uspjeh Bohrovog atomskog modela da bi objasnila ponašanje jednog elektrona vodikovog atoma..

Analogno, također je rasvijetlilo zašto ovaj model nije odgovarao složenijim sustavima, to jest atomima s više od jednog elektrona.

Davisson i Germer eksperiment

Eksperimentalna verifikacija Brogliejevog atomskog modela dogodila se 3 godine nakon njezina objavljivanja, 1927.

Ugledni američki fizičari Clinton J. Davisson i Lester Germer eksperimentalno su potvrdili teoriju valne mehanike.

Davisson i Germer izvršili su testove raspršenja elektronskog snopa kroz kristal nikla i promatrali fenomen difrakcije kroz metalni medij.

Provedeni pokus sastojao se od provedbe sljedećeg postupka:

- U prvom slučaju, postavljen je sklop s elektronskom zrakom koji je imao poznatu početnu energiju.

- Instaliran je izvor napona za ubrzavanje kretanja elektrona, što je dovelo do potencijalne razlike.

- Tok elektronske zrake bio je usmjeren prema metalnom kristalu; u ovom slučaju, nikal.

- Izmjeren je broj elektrona koji su utjecali na kristal nikla.

Na kraju eksperimenta Davisson i Germer otkrili su da su elektroni raspršeni u različitim smjerovima.

Ponavljajući eksperiment koristeći metalne kristale različitih orijentacija, znanstvenici su otkrili sljedeće:

- Disperzija elektronskog snopa kroz metalni kristal usporediva je s pojavom interferencije i difrakcije svjetlosnih zraka.

- Odraz elektrona na kristalu utjecaja opisao je putanju koja, teoretski, treba opisati prema teoriji elektronskih valova Broglieja..

U sintezi, eksperiment Davissona i Germera eksperimentalno je dokazao dualnu valnu česticu elektrona.

ograničenja

Brogliejev atomski model ne predviđa točnu lokaciju elektrona na orbiti u kojoj se kreće.

U ovom modelu elektroni se percipiraju kao valovi koji se kreću oko orbite bez određenog mjesta, što uvodi pojam elektronske orbite.

Osim toga, Brogliejev atomski model, analogan Schrödingerovom modelu, ne razmatra rotaciju elektrona na svojoj osi (zavrtiti).

Ignorirajući unutarnji kutni moment elektrona, prostorne varijacije ovih subatomskih čestica se zanemaruju..

U istom redoslijedu ideja, ovaj model ne uzima u obzir promjene u ponašanju brzih elektrona kao posljedicu relativističkih učinaka.

Članci od interesa

Atomski model Schrödingera.

Atomski model Chadwicka.

Atomski model Heisenberga.

Perinomov atomski model.

Atomski model Thomsona.

Atomski model Daltona.

Atomski model Diracova Jordana.

Atomski model Demokrita.

Atomski model Bohra.

reference

  1. Borove kvantne teorije i De Broglie valovi (s.f.). Preuzeto s: ne.phys.kyushu-u.ac.j
  2. Louis de Broglie - biografski (1929.). © Nobelova zaklada. Preuzeto s: nobelprize.org
  3. Louis-Victor de Broglie (s.f.). Preuzeto s: chemed.chem.purdue.edu
  4. Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Preuzeto s: britannica.com
  5. Atomski model De Broglie. Nacionalno sveučilište za daljinsko obrazovanje. Španjolska. Preuzeto s: ocw.innova.uned.es
  6. Valovi materije Louisa De Broglieja (s.f.). Dobavljeno iz: hiru.eus
  7. Von Pamel, O., i Marchisio, S. (s.f.). Kvantna mehanika Nacionalno sveučilište u Rosariju. Preuzeto s: fceia.unr.edu.ar