V roce 1913 dánský fyzik Niels Bohr (1885-1962) objasnil spektra atomu vodíku rozšířením Rutherfordova modelu tohoto atomu. V tomto modelu záporně nabité elektrony obíhaly okolo kladného atomového jádra přitahovány k jádru elektrostatickou silou dle Coulombova zákona.
Ale elektron nemůže být brán jen jako částice, ale i jako de Brogliova vlna (hmotná vlna), která sama se sebou interferuje. Pak je totiž orbit stabilní pouze tehdy, jestliže to vyhovuje podnínkám pro stojatou vlnu: Obvod orbitu musí být celočíselným násobkem vlnové délky. Následkem toho jsou přípustné pouze jen některé hodnoty poloměru a energie. Matematický doplněk vysvětlí, jak lze tyto hodnoty spočítat.
Podle klasické elektrodynamiky náboj, na který působí dostředivé zrychlení na kruhovém orbitu, by měl nepřetřžitě vyzařovat elektromagnetické vlny. Nebo-li kvůli ztrátě energie by se měl elektron po spirálovité dráze velmi rychle zhroutit na jádro. Naproti tomu v Bohrově modelu atomu, pokud má elektron jednu z výše uvedebných hodnot energie, žádnou energii nevyzařuje. Může vyzažovat energii pouze při přechodu z jednoho (vyššího) stavu do druhého (nižšího). Nebo-li elektron, který není v nejnižším energetickém stavu (n = 1), může provést samovolnou změnu k nižšímu energetickému stavu a tím daný energetický rozdíl vyzářit v podobě fotonu (světelná částice). Vypočteme-li vlnové délky odpovídající vyzářenému elektromagnetickému záření odpovídajícímu těmto změnám orbitů, dostaneme ty samé vlnové délky, jako jsou vlnové délky jednotlivých čár ve vodíkovém spektru.
Nesmíte brát představu elektronu obíhajícího kolem jádra jako skutečnost. Bohrův model vodíkového atomu byl pouze mezikrok na cestě k precizní teorii stavby atomu, která je možná jen díky kvantové mechanice a kvantové elektrodynamice.
Tento aplet předsatvuje vodíkový atom jako částicový nebo vlnový model - což lze vybrat volbou vpravo nahoře. Lze též vybrat hlavní kvantové číslo n. Pravá část grafu znázorňuje energetické stavy atomu. Dole můžete přečíst poloměr orbitu r a celkovou energii E.
Poloměr orbitu můžeme měnit pomocí levého tlačítka a tažení myši. Tím můžeme nastavit i různé, tedy i nestacionární stavy. Při volbě "Vlnový model" zelené křivky znázorňují de Broglie vlny, které v případě nestacionárních stavů nebudou uzavřeny. Pouze v případech, kdy bude obvod orbitu celočíselným násobkem vlnové délky (mobrá), dostaneme stacionární stav.
|
|
| Fyzika - aplety |
URL: http://www.walter-fendt.de/ph14cz/bohrh_cz.htm
© Walter Fendt, May 30, 1999
© Překlad do češtiny: Miroslav Panoš, Gymnázium J. Vrchlického, Klatovy
Last modification: December 3, 2005