Broglie Atomic Model karakteristikud ja piirangud



The Broglie aatomi mudel Prantsuse füüsik Louis Broglie tegi ettepaneku 1924. aastal. Oma doktoritöös kinnitas Broglie elektronide laineosakeste kahesust, mis pani aluse laine mehaanikale. Broglie avaldas olulisi teoreetilisi järeldusi aine aju-korpuse olemuse kohta aatomi skaalal.

Seejärel demonstreerisid Broglie'i avaldused 1927. aastal teadlased Clinton Davissoni ja Lester Germeri poolt. Broglie elektronlaine teooria põhineb Einsteini ettepanekul valguse lainete omaduste kohta lühikestel lainepikkustel.

Broglie teatas võimalusest, et aine käitumine on valgusega sarnane ja soovitas sarnaseid omadusi subatoomilistes osakestes nagu elektronid..

Elektrilised laengud ja orbiidid piiravad elektronide poolt kirjeldatud laine amplituudi, pikkust ja sagedust. Broglie selgitas elektronide liikumist aatomituuma ümber.

Indeks

  • 1 Broglie aatomi mudeli omadused
  • 2 Davissoni ja Germeri katse
  • 3 Piirangud
  • 4 Huvitavad artiklid
  • 5 Viited

Broglie aatomi mudeli omadused

Oma ettepaneku arendamiseks algas Broglie põhimõttest, et elektronidel oli kahesugune olemus lainete ja osakeste vahel, sarnane valgusele.

Selles mõttes võrdles Broglie mõlema nähtuse võrdlemist ja tuginedes Einsteini poolt valguskiirguse uurimiseks välja töötatud võrranditele, märkis ta järgmist:

- Fotooni ja seega elektroni koguvõimsuse energia saadakse laine sageduse ja planki konstanti tulemusel (6.62606957 (29) × 10). -34 Jules x sekundit), nagu on kirjeldatud järgmises väljendis:

Selles väljendis:

E = elektronenergia.

h = planki konstant.

f = laine sagedus.

- Fotoni ja seega elektroni lineaarne moment on lainepikkusega pöördvõrdeline ja mõlemad suurused on seotud planki konstantiga:

Selles väljendis:

p = elektroni lineaarne moment.

h = planki konstant.

λ = lainepikkus.

- Lineaarne hoog on osakese massi tulemus kiirusega, mida osakestel on selle nihke ajal.

Kui eelmine matemaatiline väljendus on lainepikkuse funktsioonina ümber korraldatud, on meil järgmine:

Nimetatud väljendis:

λ = lainepikkus.

h = planki konstant.

m = elektroni mass.

v = elektroni kiirus.

Kuna h, planki konstant, on väike väärtus, on ka lainepikkus λ. Järelikult on võimalik öelda, et elektroni laineomadused esinevad ainult aatomi ja subatomi tasemel.

- Broglie põhineb ka Bohri aatomi mudeli postulaatidel. Viimase kohaselt on elektronide orbiidid piiratud ja võivad olla ainult täisarvude kordajad. Seega:

Kus:

λ = lainepikkus.

h = planki konstant.

m = elektroni mass.

v = elektroni kiirus.

r = orbiidi raadius.

n = täisarv.

Vastavalt Bohri aatomi mudelile, mille Broglie võttis aluseks, kui elektronid käituvad nagu seisvad lained, on ainsad lubatud orbiidid need, mille raadius on võrdne lainepikkuse λ integraalarvuga..

Seetõttu ei vasta kõik orbiidid parameetritele, mis on vajalikud selleks, et elektron nende kaudu liikuda. Sellepärast saavad elektronid reisida ainult teatud orbiidil.

Broglie-elektronide laineteooria õigustas Bohr-aatomi mudeli edu, et selgitada vesinikuaatomi ühe elektroni käitumist.

Analoogselt valgustas see ka seda, miks see mudel ei sobinud keerukamatele süsteemidele, st enam kui ühe elektroniga aatomitele..

Davissoni ja Germeri katse

Broglie aatomi mudeli katsetamine toimus 3 aastat pärast selle avaldamist 1927. aastal.

Silmapaistvad Ameerika füüsikud Clinton J. Davisson ja Lester Germer kinnitasid eksperimentaalselt laine-mehaanika teooriat.

Davisson ja Germer teostasid elektronkiire hajutuskatseid läbi nikkelkristallide ja jälgisid difraktsiooni nähtust läbi metallikeskkonna.

Tehtud katse hõlmas järgmist protseduuri:

- Esiteks paigutati elektronkiirega komplekt, millel oli teadaolev algne energia.

- Paigaldati pinge allikas, et kiirendada elektronide liikumist, tekitades potentsiaalse erinevuse.

- Elektronkiire vool oli suunatud metallikristallide suunas; sel juhul nikkel.

- Mõõdeti nikkelkristallile mõjutatud elektronide arv.

Katse lõpus avastasid Davisson ja Germer, et elektronid olid hajutatud erinevates suundades.

Korrates eksperimenti erinevate suundadega metallkristallide abil, avastasid teadlased järgmist:

- Elektroonkiire dispersioon läbi metallikristallide oli võrreldav valguskiirte interferentsi ja difraktsiooniga..

- Elektronide peegeldumine löögikristallil kirjeldas trajektoori, mis teoreetiliselt peaks kirjeldama vastavalt Broglie elektronide laine teooriale..

Sünteesil näitas Davissoni ja Germeri eksperiment eksperimentaalselt elektronide kahekordset laineosakeste olemust.

Piirangud

Broglie aatomi mudel ei ennusta elektroni täpset asukohta orbiidil, kus see liigub.

Selles mudelis tajutakse elektrone lainetena, mis liiguvad ringi ümber ilma kindla kohata, mis tutvustab elektroonilise orbitaali kontseptsiooni.

Lisaks ei pea Schrödingeri mudeliga analoogne Broglie aatomi mudel elektronide pöörlemist oma teljel (spin).

Elektronide sisemise nurgakäigu ignoreerimisel jäetakse nende subatoomiliste osakeste ruumilised variatsioonid tähelepanuta..

Samas ideede järjekorras ei võta see mudel arvesse relativistlike mõjude tagajärjel toimunud kiirete elektronide käitumise muutusi.

Huvitavad artiklid

Schrödingeri aatomimudel.

Chadwicki aatomimudel.

Heisenbergi aatomimudel.

Perrini aatomi mudel.

Thomsoni aatomimudel.

Daltoni aatomimudel.

Dirac Jordani aatomimudel.

Demokraatide aatomi mudel.

Bohri aatomimudel.

Viited

  1. Bohri kvantiteooria ja De Broglie lained (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: ne.phys.kyushu-u.ac.j
  2. Louis de Broglie - biograafia (1929). © Nobeli Fond. Välja otsitud andmebaasist: nobelprize.org
  3. Louis-Victor de Broglie (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: chemed.chem.purdue.edu
  4. Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Välja otsitud andmebaasist: britannica.com
  5. De Broglie aatomi mudel. Kaugõppe riiklik ülikool. Hispaania Välja otsitud andmebaasist: ocw.innova.uned.es
  6. Louis De Broglie'i materjali lained (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: hiru.eus
  7. Von Pamel, O. ja Marchisio, S. (s.f.). Kvantmehaanika Rosario riiklik ülikool. Välja otsitud andmebaasist: fceia.unr.edu.ar