Rutherford의 원자의 행성 모델은 덴마크 물리학자인 Niels Bohr (1885–1962)에 의해 즉시 채택되었습니다. Bohr는 1912 년 Rutherford 's Laboratory에서 1 년을 보냈고 1 년을 보냈습니다. 그는 1913 년 코펜하겐으로 돌아온 후 원자의 행성 모델을 기반으로 한 가장 간단한 원자 수소에 대한 아이디어를 출판하기 시작했습니다. 원자 속성에 대한 많은 질문이 수십 년 동안 요청되었습니다. 크기에서 스펙트럼에 이르기까지 원자에 대해 많이 알려졌지만 물리적 규칙의 관점에서는 거의 설명되지 않았습니다. Bohr의 수소 원자 모델은 수소의 원자 스펙트럼을 명확히하고 새롭고 널리 적용 가능한 양자 역학 원리를 만들었습니다.
수소를위한 Bohr의 솔루션
기본 물리학, 원자의 행성 모델 및 매우 중요한 새로운 제안을 사용하여 Bohr는 수소 스펙트럼에 대한 공식을 확립했습니다. 그의 첫 번째 제안은 특정 궤도 만 허용된다는 것입니다. 우리는 원자의 전자 궤도를 양자화 된 것으로 언급합니다. 각 궤도는 뚜렷한 에너지를 가지며, 전자는 에너지를 흡수하여 더 높은 궤도로 이동하거나 에너지를 방출하여 낮은 궤도로 떨어질 수 있습니다. 궤도가 흡수되거나 방출되는 에너지는 양자화되어 이산 스펙트럼을 초래합니다.
원자로 내 및 외부로 이동하는 주요 메커니즘은 광자 흡수 및 방출입니다. 광자의 에너지는 양자화되며, 그 에너지는 한 궤도에서 다음 궤도로 진행되는 전자 에너지의 변화로 계산됩니다. 방정식 형태로 Δe =hf =ei - ef로 작성되었습니다.
5 개의 동심원 고리는 원자의 Bohr의 대응 원리 행성 모델의 궤도를 묘사합니다. 가장 안쪽에서 가장 바깥 쪽 원장에서 원의 반경이 자랍니다. 라벨 e 하위 1, e 하위 2, 최대 e 하위, 나는 원에 표시되어있다.
전자의 궤도는 Bohr의 원자의 변형 된 행성 모델에서 양자화됩니다. 원자 스펙트럼이 이산 (정량화) 인 이유를 설명하는 제한된 수의 궤도 만 허용됩니다. 광자에 의해 원자에서 제거 된 에너지는 양자화되고 하나의 허용 가능한 궤도에서 떨어지는 전자에서 나옵니다. 원자 수준에서 광자 흡수에도 해당됩니다.
시작과 최종 궤도 사이의 에너지 차이는 ΔE이고, 흡수 또는 방출 된 광자의 에너지는 HF입니다. 에너지는 합리적 인 궤도를 이동시키는 데 관여합니다 (일상 경험에서 예측). 예를 들어 우주 왕복선은 더 높은 궤도로 올라가려면 에너지 폭발이 필요합니다. 반면에 원자 궤도의 양자화는 예상되지 않습니다. 반면에, 위성과 행성은 충분한 에너지가 있으면 궤도를 가질 수 있습니다.
BOHR 모델에 따른 전자의 특성
Bohr는 1913 년에 전자가 특정 고전적인 방식으로 만 움직일 수 있다고 제안했습니다.
- 원자 전자는 핵을 공전합니다.
- 핵으로부터의 고정 된 거리에서 특정 궤도 (BOHR에 의해“고정 궤도”라고 함) 만 전자가 방사없이 안정적으로 궤도를 조정할 수있게한다. 에너지 쉘 또는 에너지 수준이라고도하는 이러한 궤도는 특정 에너지와 연결되어 있습니다. 이 궤도에서 전자의 가속은 고전적인 전자기 이론에 의해 요구되는 바와 같이 방사선 또는 에너지 손실을 유발하지 않습니다.
- 전자는 공인 된 궤도에서 다른 궤도로 점프하여 에너지를 얻거나 잃을 수 있으며, 플랑크 관계에 따라 수준 사이의 에너지 차이에 의해 설정된 주파수 (v)에서 전자기 방사선을 흡수하거나 부여 할 수 있습니다. .
Bohr 이론의 승리와 한계
아무도 Bohr가 가진 것을 성취 할 수 없었습니다. 그는 수소 스펙트럼을 설명했을뿐만 아니라 간단한 물리학을 사용하여 원자의 크기를 올바르게 계산했습니다. 그의 개념 중 일부는 광범위한 상황에 적용될 수 있습니다. 모든 원자와 분자는 전자 궤도 에너지를 정량화했습니다. 전자는 기존의 지혜에 의해 예상되는대로 핵으로 흐르지 않습니다. 이것들은 중요한 업적입니다.
그러나 Bohr의 수소 원자 모델에는 한계가 있습니다. 두 개의 전자가있는 헬륨 원자만큼 간단하더라도 멀티 엘렉트론 원자에는 사용할 수 없습니다. BOHR이 제안한 모델은 반전으로 분류됩니다. 기본 원형 궤적이 가정되지만 (고전적) 궤도는 양자화 (비 고전적)입니다. 양자 역학이 잘 정의 된 궤도가 아니라 확률의 구름이 있다는 것이 분명해졌습니다. Bohr의 가설 이론에 따르면,주의 깊게 볼 때 일부 스펙트럼 라인은 이중선 (2 개로 분할)입니다. Bohr는 지식을 추구하기 위해 상당한 발걸음을 내딛고 모든 후속 원자 물리학을위한 토대를 마련했습니다.
결론
수소 유사 원자는 핵 주위의 안정적인 원형 궤도에서 양으로 하전 된 핵 및 전자로 구성됩니다. 최근 개발중인 양자 이론의 아이디어를 통합함으로써 Bohr의 수소 원자 이론 모델은 Rutherford의 모델로 식별 된 일부 간격을 메우는 것을 목표로합니다. Bohr는 원자의 전자가 빛나는 에너지를 생성하지 않고 안정적인 궤도에서 궤도를 돌릴 수 있다고 제안했습니다.
