- De Broglio atominio modelio charakteristikos
- Davissono ir Germerio eksperimentas
- Apribojimai
- Dominantys straipsniai
- Nuorodos
De Broilio atominės modelis buvo siūlomas prancūzų fizikas Luisas Broilio 1924 metais savo daktaro disertaciją, Broilio tvirtino bangos dalelių dvilypumą elektronų, kuriuo bangų mechanikos pagrindus. Broglie paskelbė svarbias teorines išvadas apie bangos ir branduolio materijos prigimtį atominiame lygmenyje.
Vėliau 1927 m. Mokslininkai Clintonas Davissonas ir Lesteris Germeris eksperimentiškai pademonstravo de Broglie teiginius. De Broglie elektronų bangų teorija remiasi Einsteino pasiūlymu dėl šviesos bangos savybių mažais bangų ilgiais.
Broglie paskelbė galimybę, kad materija elgėsi panašiai kaip šviesa, ir pasiūlė panašias savybes subatominėse dalelėse, tokiose kaip elektronai.
Elektros krūviai ir orbitos riboja elektronų apibūdintos bangos amplitudę, ilgį ir dažnį. Broglie paaiškino elektronų judėjimą aplink atominį branduolį.
De Broglio atominio modelio charakteristikos
Siekdamas išplėtoti savo pasiūlymą, Broglie'as pradėjo nuo principo, kad elektronai tarp bangos ir dalelės turi dvigubą prigimtį, panašų į šviesą.
Šia prasme Broglie padarė abiejų reiškinių panašumą ir, remdamasis lygtimis, kurias Einšteinas sukūrė šviesos bangos prigimčiai tirti, jis nurodė:
- Iš viso energijos fotonų ir, vadinasi, kad bendras energijos elektronų, rezultatai nuo bangų dažnis produkto ir lentų konstanta (6,62606957 (29) × 10 -34 Jules x sekundžių), kaip parodyta išsamiai apibūdinta šia išraiška:
Šia išraiška:
E = elektrono energija.
h = lentos konstanta.
f = bangos dažnis.
- Tiesinis fotono, taigi ir elektrono, impulsas yra atvirkščiai proporcingas bangos ilgiui, o abu stipriai yra susiję per Planko konstantą:
Šia išraiška:
p = elektrono impulsas.
h = lentos konstanta.
λ = bangos ilgis.
- Tiesinis impulsas yra dalelės masės ir greičio, kurį dalelė turi savo poslinkio, sandauga.
Jei aukščiau aprašyta matematinė išraiška yra pertvarkyta kaip bangos ilgio funkcija, mes turime:
Šia išraiška:
λ = bangos ilgis.
h = lentos konstanta.
m = elektrono masė.
v = elektrono greitis.
Nuo h, Planko konstanta, turi nedidelę reikšmę, taip pat yra ir bangos ilgis λ. Taigi galima teigti, kad elektrono bangos savybės atsiranda tik atominiame ir subatominiame lygmenyse.
- Broglie taip pat remiasi Bohro atominio modelio postulatais. Pagal pastarąją, elektronų orbita yra ribota ir gali būti tik sveikųjų skaičių kartotiniai. Taigi:
Kur:
λ = bangos ilgis.
h = lentos konstanta.
m = elektrono masė.
v = elektrono greitis.
r = orbitos spindulys.
n = sveikasis skaičius.
Pagal Bohro atominį modelį, kurį Broglie priėmė kaip pagrindą, jei elektronai elgiasi kaip stovinčios bangos, vienintelės leidžiamos orbitos yra tos, kurių spindulys yra lygus sveikojo bangos ilgio λ kartotiniui.
Todėl ne visos orbitos atitinka būtinus parametrus, kad elektronas galėtų judėti per jas. Štai kodėl elektronai gali judėti tik tam tikromis orbitomis.
De Broglie elektronų bangų teorija pateisino Bohro atominio modelio sėkmę paaiškinant vandenilio atomo vieno elektrono elgesį.
Panašiai taip pat paaiškinta, kodėl šis modelis netinka sudėtingesnėms sistemoms, tai yra atomams, turintiems daugiau nei vieną elektroną.
Davissono ir Germerio eksperimentas
Eksperimentinis de Broglie atominio modelio patikrinimas įvyko praėjus 3 metams po jo paskelbimo, 1927 m.
Pagrindiniai Amerikos fizikai Clintonas J. Davisonas ir Lesteris Germeris eksperimentiškai patvirtino bangų mechanikos teoriją.
Davissonas ir Germeris atliko elektronų pluošto išsklaidymo per nikelio kristalą testus ir stebėjo difrakcijos per metalinę terpę reiškinį.
Atliktas eksperimentas buvo atliktas tokia procedūra:
- Pirmiausia buvo pastatytas elektronų pluošto mazgas, turintis žinomą pradinę energiją.
- Buvo sumontuotas įtampos šaltinis, skirtas pagreitinti elektronų judėjimą sužadinant potencialo skirtumą.
- elektronų pluošto srautas buvo nukreiptas į metalo kristalą; šiuo atveju nikelis.
- Buvo išmatuotas elektronų, kurie paveikė nikelio kristalą, skaičius.
Eksperimento pabaigoje Davisson ir Germer aptiko, kad elektronai buvo išsibarstę skirtingomis kryptimis.
Pakartodami eksperimentą su skirtingos orientacijos metaliniais kristalais, mokslininkai nustatė:
- Elektronų pluošto išsibarstymas per metalinį kristalą buvo panašus į trukdžių ir šviesos spindulių difrakcijos reiškinį.
- Elektronų atspindys smūgio kristaluose apibūdino trajektoriją, kurią teoriškai jis turėtų apibūdinti pagal de Broglie elektronų bangos teoriją.
Trumpai tariant, Davissonas ir Germeris eksperimentu patikrino elektronų dvigubos bangos ir dalelių prigimtį.
Apribojimai
De Broglio atominis modelis neprognozuoja tikslios elektrono vietos orbitoje, kuria jis keliauja.
Šiame modelyje elektronai suvokiami kaip bangos, judančios visoje orbitoje be konkrečios vietos, taip įvedant elektroninės orbitos sąvoką.
Be to, de Broglio atominiame modelyje, analogiškame Schrödingerio modeliui, nėra atsižvelgiama į elektronų sukimąsi aplink tą pačią ašį (sukinį).
Ignoruojant vidinį elektronų kampinį momentą, nekreipiama dėmesio į šių subatominių dalelių erdvinius variantus.
Be to, šiame modelyje neatsižvelgiama į greitų elektronų elgesio pokyčius, atsirandančius dėl reliatyvistinio poveikio.
Dominantys straipsniai
Schrödingerio atominis modelis.
Chadwicko atominis modelis.
Heisenbergo atominis modelis.
Perrino atominis modelis.
Thomsono atominis modelis.
Daltono atominis modelis.
Dirac Jordan atominis modelis.
Atominis Demokrito modelis.
Bohro atominis modelis.
Nuorodos
- Bohro kvantų teorija ir De Broglie bangos (nd). Atkurta iš: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - biografinis (1929). © Nobelio fondas. Atkurta iš: nobelprize.org
- Louisas Viktoras de Broglie'as (antrasis). Atgauta iš: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Luisas de Broglis. Encyclopædia Britannica, Inc. Atkurta iš: britannica.com
- De Broglie'io atominis modelis. Nacionalinis nuotolinio mokymo universitetas. Ispanija. Atkurta iš: ocw.innova.uned.es
- Matos bangos, autorius Louisas De Broglie'as (nd) Atkurta iš: hiru.eus
- Von Pamel, O., ir Marchisio, S. (antra). Kvantinė mechanika. Nacionalinis Rosario universitetas. Atkurta iš: fceia.unr.edu.ar