تفسير نظرية بور للطيف الخطي لذرة الهيدروجين:
عندما تكون ذرة الهيدروجين في حالة الاستثارة يكون إلكترونها في مستوى طاقة أعلى (أي في المستوى الأبعد عن النواة).
وعندما تفقد الطاقة المكتسبة يعود الإلكترون إلى مستواه الأصلي أي إلى مستوى طاقة أدنى.
أثناء هذه العودة ينبعث فوتون له طاقة مساوية لفرق الطاقة بين المستويين.
قصور نظرية بور:
لم تستطع تفسير وضع الإلكترونات في الذرات عديدة الإلكترونات.
في عام 1913 اقترح بور نموذج القشرة الكمي للذرة لشرح كيف يمكن للإلكترونات أن يكون لها مدارات مستقرة حول النواة.
كانت حركة الإلكترونات في نموذج روثرفورد غير مستقرة لأنه، وفقًا للميكانيكا الكلاسيكية والنظرية الكهرومغناطيسية، فإن أي جسيم مشحون يتحرك على مسار منحني ينبعث منه إشعاعًا كهرومغناطيسيًا؛ وبالتالي، ستفقد الإلكترونات الطاقة وتلفها في النواة.
لمعالجة مشكلة الاستقرار، قام بور بتعديل نموذج روثرفورد من خلال اشتراط أن تتحرك الإلكترونات في مدارات ذات حجم وطاقة ثابتة.
تعتمد طاقة الإلكترون على حجم المدار وهي أقل في المدارات الأصغر.
يمكن أن يحدث الإشعاع فقط عندما يقفز الإلكترون من مدار إلى آخر.
ستكون الذرة مستقرة تمامًا في الحالة ذات المدار الأصغر، حيث لا يوجد مدار طاقة أقل يمكن للإلكترون القفز إليه.
كانت نقطة انطلاق بوهر هي إدراك أن الميكانيكا الكلاسيكية في حد ذاتها لا يمكنها أبدًا تفسير استقرار الذرة.
للذرة المستقرة حجم معين بحيث يجب أن تحتوي أي معادلة تصفها على بعض الثابت الأساسي أو مجموعة من الثوابت ذات أبعاد الطول.
لا يمكن الجمع بين الثوابت الأساسية الكلاسيكية - أي شحنات وكتل الإلكترون والنواة - لعمل طول.
لاحظ بوهر، مع ذلك، أن ثابت الكم الذي صاغه الفيزيائي الألماني ماكس بلانك له أبعاد، عندما تقترن بكتلة وشحنة الإلكترون، تنتج قياسًا للطول.
عدديًا ، المقياس قريب من الحجم المعروف للذرات.
شجع هذا بور على استخدام ثابت بلانك في البحث عن نظرية للذرة.
قدم بلانك ثابته في عام 1900 في صيغة تشرح الإشعاع الضوئي المنبعث من الأجسام الساخنة.
وفقًا للنظرية الكلاسيكية، يجب إنتاج كميات قابلة للمقارنة من الطاقة الضوئية في جميع الترددات.
هذا لا يتعارض مع الملاحظة فحسب، بل يعني أيضًا النتيجة السخيفة التي مفادها أن الطاقة الإجمالية التي يشعها الجسم الساخن يجب أن تكون بلا حدود.
افترض بلانك أن الطاقة لا يمكن انبعاثها أو امتصاصها إلا بكميات منفصلة، وهو ما سماه الكم (الكلمة اللاتينية لـ "كم").
يرتبط كمية الطاقة بتردد الضوء بواسطة ثابت أساسي جديد.
عندما يتم تسخين الجسم، فإن طاقته الإشعاعية في نطاق تردد معين، وفقًا للنظرية الكلاسيكية، تتناسب مع درجة حرارة الجسم.
مع فرضية بلانك ، يمكن أن يحدث الإشعاع فقط بكميات كمية من الطاقة.
إذا كانت الطاقة المشعة أقل من كمية الطاقة، فسيتم تقليل كمية الضوء في نطاق التردد هذا.
تصف صيغة بلانك بشكل صحيح الإشعاع من الأجسام الساخنة.
يحتوي ثابت بلانك على أبعاد العمل، والتي يمكن التعبير عنها كوحدات طاقة مضروبة في الوقت، أو وحدات الزخم مضروبة في الطول، أو وحدات الزخم الزاوي.
على سبيل المثال، يمكن كتابة ثابت بلانك بالشكل h = 6.6x10-34 joule seconds.
باستخدام ثابت بلانك، حصل بور على صيغة دقيقة لمستويات الطاقة لذرة الهيدروجين.
وافترض أن الزخم الزاوي للإلكترون محدد كمًا، أي أنه يمكن أن يكون له قيم منفصلة فقط.
وافترض أنه بخلاف ذلك، تخضع الإلكترونات لقوانين الميكانيكا الكلاسيكية بالسفر حول النواة في مدارات دائرية.
بسبب التكمية، فإن مدارات الإلكترون لها أحجام وطاقات ثابتة.
يتم تسمية المدارات بواسطة عدد صحيح، العدد الكمي n.
مع نموذجه، أوضح بوهر كيف يمكن للإلكترونات أن تقفز من مدار إلى آخر فقط عن طريق انبعاث أو امتصاص الطاقة بكميات ثابتة.
على سبيل المثال، إذا قفز الإلكترون مدارًا واحدًا أقرب إلى النواة، فيجب أن ينبعث طاقة مساوية لاختلاف طاقات المدارين.
على العكس من ذلك، عندما يقفز الإلكترون إلى مدار أكبر، يجب أن يمتص كمية من الضوء تساوي في الطاقة إلى الفرق في المدارات.
عندما تكون ذرة الهيدروجين في حالة الاستثارة يكون إلكترونها في مستوى طاقة أعلى (أي في المستوى الأبعد عن النواة).
وعندما تفقد الطاقة المكتسبة يعود الإلكترون إلى مستواه الأصلي أي إلى مستوى طاقة أدنى.
أثناء هذه العودة ينبعث فوتون له طاقة مساوية لفرق الطاقة بين المستويين.
قصور نظرية بور:
لم تستطع تفسير وضع الإلكترونات في الذرات عديدة الإلكترونات.
في عام 1913 اقترح بور نموذج القشرة الكمي للذرة لشرح كيف يمكن للإلكترونات أن يكون لها مدارات مستقرة حول النواة.
كانت حركة الإلكترونات في نموذج روثرفورد غير مستقرة لأنه، وفقًا للميكانيكا الكلاسيكية والنظرية الكهرومغناطيسية، فإن أي جسيم مشحون يتحرك على مسار منحني ينبعث منه إشعاعًا كهرومغناطيسيًا؛ وبالتالي، ستفقد الإلكترونات الطاقة وتلفها في النواة.
لمعالجة مشكلة الاستقرار، قام بور بتعديل نموذج روثرفورد من خلال اشتراط أن تتحرك الإلكترونات في مدارات ذات حجم وطاقة ثابتة.
تعتمد طاقة الإلكترون على حجم المدار وهي أقل في المدارات الأصغر.
يمكن أن يحدث الإشعاع فقط عندما يقفز الإلكترون من مدار إلى آخر.
ستكون الذرة مستقرة تمامًا في الحالة ذات المدار الأصغر، حيث لا يوجد مدار طاقة أقل يمكن للإلكترون القفز إليه.
كانت نقطة انطلاق بوهر هي إدراك أن الميكانيكا الكلاسيكية في حد ذاتها لا يمكنها أبدًا تفسير استقرار الذرة.
للذرة المستقرة حجم معين بحيث يجب أن تحتوي أي معادلة تصفها على بعض الثابت الأساسي أو مجموعة من الثوابت ذات أبعاد الطول.
لا يمكن الجمع بين الثوابت الأساسية الكلاسيكية - أي شحنات وكتل الإلكترون والنواة - لعمل طول.
لاحظ بوهر، مع ذلك، أن ثابت الكم الذي صاغه الفيزيائي الألماني ماكس بلانك له أبعاد، عندما تقترن بكتلة وشحنة الإلكترون، تنتج قياسًا للطول.
عدديًا ، المقياس قريب من الحجم المعروف للذرات.
شجع هذا بور على استخدام ثابت بلانك في البحث عن نظرية للذرة.
قدم بلانك ثابته في عام 1900 في صيغة تشرح الإشعاع الضوئي المنبعث من الأجسام الساخنة.
وفقًا للنظرية الكلاسيكية، يجب إنتاج كميات قابلة للمقارنة من الطاقة الضوئية في جميع الترددات.
هذا لا يتعارض مع الملاحظة فحسب، بل يعني أيضًا النتيجة السخيفة التي مفادها أن الطاقة الإجمالية التي يشعها الجسم الساخن يجب أن تكون بلا حدود.
افترض بلانك أن الطاقة لا يمكن انبعاثها أو امتصاصها إلا بكميات منفصلة، وهو ما سماه الكم (الكلمة اللاتينية لـ "كم").
يرتبط كمية الطاقة بتردد الضوء بواسطة ثابت أساسي جديد.
عندما يتم تسخين الجسم، فإن طاقته الإشعاعية في نطاق تردد معين، وفقًا للنظرية الكلاسيكية، تتناسب مع درجة حرارة الجسم.
مع فرضية بلانك ، يمكن أن يحدث الإشعاع فقط بكميات كمية من الطاقة.
إذا كانت الطاقة المشعة أقل من كمية الطاقة، فسيتم تقليل كمية الضوء في نطاق التردد هذا.
تصف صيغة بلانك بشكل صحيح الإشعاع من الأجسام الساخنة.
يحتوي ثابت بلانك على أبعاد العمل، والتي يمكن التعبير عنها كوحدات طاقة مضروبة في الوقت، أو وحدات الزخم مضروبة في الطول، أو وحدات الزخم الزاوي.
على سبيل المثال، يمكن كتابة ثابت بلانك بالشكل h = 6.6x10-34 joule seconds.
باستخدام ثابت بلانك، حصل بور على صيغة دقيقة لمستويات الطاقة لذرة الهيدروجين.
وافترض أن الزخم الزاوي للإلكترون محدد كمًا، أي أنه يمكن أن يكون له قيم منفصلة فقط.
وافترض أنه بخلاف ذلك، تخضع الإلكترونات لقوانين الميكانيكا الكلاسيكية بالسفر حول النواة في مدارات دائرية.
بسبب التكمية، فإن مدارات الإلكترون لها أحجام وطاقات ثابتة.
يتم تسمية المدارات بواسطة عدد صحيح، العدد الكمي n.
مع نموذجه، أوضح بوهر كيف يمكن للإلكترونات أن تقفز من مدار إلى آخر فقط عن طريق انبعاث أو امتصاص الطاقة بكميات ثابتة.
على سبيل المثال، إذا قفز الإلكترون مدارًا واحدًا أقرب إلى النواة، فيجب أن ينبعث طاقة مساوية لاختلاف طاقات المدارين.
على العكس من ذلك، عندما يقفز الإلكترون إلى مدار أكبر، يجب أن يمتص كمية من الضوء تساوي في الطاقة إلى الفرق في المدارات.
التسميات
الكترونات