- Karakteristike atomskog modela de Broglie
- Davisson i Germer eksperiment
- Ograničenja
- Članci interesa
- Reference
De Broglie atomska Model predložio je francuski fizičar Louis Broglie u 1924. U svojoj doktorskoj disertaciji, Broglie je ustvrdio dvojnost val-čestica elektrona, polaganje temelja valne mehanike. Broglie je objavio važna teorijska otkrića o talasno-korpuskularnoj prirodi materije na atomskoj skali.
Kasnije su izjave de Broglie eksperimentalno demonstrirali znanstvenici Clinton Davisson i Lester Germer, 1927. godine. De Broglieva teorija elektronskih valova temelji se na Einsteinovom prijedlogu o valnim svojstvima svjetlosti pri kratkim valnim duljinama.
Broglie je najavio mogućnost da je materija slično ponašanju svjetlosti i predložio slična svojstva u subatomskim česticama kao što su elektroni.
Električni naboji i orbite ograničavaju amplitudu, dužinu i frekvenciju vala koji opisuju elektroni. Broglie je objasnio kretanje elektrona oko atomskog jezgra.
Karakteristike atomskog modela de Broglie
Da bi razvio svoj prijedlog, Broglie je polazio od principa da su elektroni imali dvostruku prirodu između vala i čestica, slično svjetlosti.
U tom smislu, Broglie je napravio usporedbu između dviju pojava, a na temelju jednadžbi koje je Einstein razvio za proučavanje valne prirode svjetlosti, naznačio je sljedeće:
- Ukupna energija fotona i, prema tome, ukupna energija elektrona, rezultat je produkta valne frekvencije i Plankove konstante (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x sekundi), kako je prikazano detaljno u sljedećem izrazu:
U ovom izrazu:
E = energija elektrona.
h = Plankova konstanta.
f = frekvencija vala.
- Linearni moment fotona, a samim tim i elektrona, obrnuto je proporcionalan valnoj duljini, a obje su veličine povezane putem Plankove konstante:
U ovom izrazu:
p = moment elektrona.
h = Plankova konstanta.
λ = valna duljina.
- Linearni zamah rezultat je mase čestice i brzine koju čestica ima tijekom svog pomicanja.
Ako je gornji matematički izraz restrukturiran kao funkcija valne duljine, imamo sljedeće:
U ovom izrazu:
λ = valna duljina.
h = Plankova konstanta.
m = masa elektrona.
v = brzina elektrona.
Budući da h, Plankova konstanta, ima malu vrijednost, tako je i valna duljina λ. Slijedom toga, izvedivo je da se valna svojstva elektrona javljaju samo na atomskoj i subatomskoj razini.
- Broglie se također temelji na postulatima Bohrovog atomskog modela. Prema posljednjem, orbite elektrona su ograničene i mogu biti samo umnožene cijelih brojeva. Tako:
Gdje:
λ = valna duljina.
h = Plankova konstanta.
m = masa elektrona.
v = brzina elektrona.
r = polumjer orbite.
n = cijeli broj.
Prema Bohrovom atomskom modelu, koji je Broglie usvojio kao osnovu, ako se elektroni ponašaju poput stojećih valova, jedine dozvoljene orbite su one čiji je polumjer jednak cijelom množini valne duljine λ.
Stoga sve orbite ne ispunjavaju potrebne parametre za kretanje elektrona kroz njih. Zbog toga se elektroni mogu kretati samo u određenim orbitama.
De Broglieova teorija elektronskih valova opravdala je uspjeh Bohorovog atomskog modela u objašnjavanju ponašanja jednostrukog elektrona atoma vodika.
Slično tome, također je osvijetlila zašto ovaj model ne odgovara složenijim sustavima, odnosno atomima s više od jednog elektrona.
Davisson i Germer eksperiment
Eksperimentalna provjera de Broglieovog atomskog modela izvršena je 3 godine nakon njegovog objavljivanja, 1927. godine.
Vodeći američki fizičari Clinton J. Davisson i Lester Germer eksperimentalno su potvrdili teoriju mehanike valova.
Davisson i Germer izvršili su ispitivanja raspršivanja elektronske zrake kroz kristal nikla i promatrali fenomen difrakcije kroz metalni medij.
Provedeni eksperiment sastojao se od provođenja sljedećeg postupka:
- Na prvom mjestu, postavljen je sklop elektronskih zraka koji je imao poznatu početnu energiju.
- Postavljen je izvor napona za ubrzavanje kretanja elektrona poticanjem razlike potencijala.
- Tok elektronske zrake bio je usmjeren prema metalnom kristalu; u ovom slučaju nikal.
- Izmjeren je broj elektrona koji su utjecali na kristal nikla.
Na kraju eksperimenta, Davisson i Germer su otkrili da su elektroni raspršeni u različitim smjerovima.
Ponavljajući eksperiment korištenjem metalnih kristala različitih orijentacija, znanstvenici su otkrili sljedeće:
- Raspršenje zrake elektrona kroz metalni kristal bilo je usporedivo s fenomenom interferencije i difrakcije svjetlosnih zraka.
- Odraz elektrona na udarni kristal opisao je putanju koju bi, teoretski, trebao opisati prema teoriji de Broglieovog elektronskog vala.
Ukratko, eksperiment Davisson i Germer eksperimentalno je potvrdio prirodu elektrona s dvostrukim valovima i česticama.
Ograničenja
De Broglijev atomski model ne predviđa točan položaj elektrona na orbiti u kojoj putuje.
U ovom se modelu elektroni percipiraju kao valovi koji se kreću kroz orbitu bez određenog mjesta, čime se uvodi pojam elektroničke orbite.
Nadalje, atomski model de Broglie, analogan Schrödingerovom modelu, ne uzima u obzir rotaciju elektrona oko njihove iste osi (spina).
Ignorirajući intrinzični zamah elektrona, zanemaruju se prostorne varijacije tih subatomskih čestica.
Isto tako, ovaj model također ne uzima u obzir promjene u ponašanju brzih elektrona kao posljedicu relativističkih efekata.
Članci interesa
Schrödingerov atomski model.
Chadwickov atomski model.
Heisenbergov atomski model.
Perrinov atomski model.
Thomson-ov atomski model.
Daltonov atomski model.
Atomski model Dirac Jordana.
Atomski model Demokrita.
Bohrov atomski model.
Reference
- Bohrova kvantna teorija i De Broglie Waves (drugi). Oporavak od: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - Biografski (1929). © Nobelova zaklada. Oporavilo od: nobelprize.org
- Louis-Victor de Broglie (drugi). Oporavak od: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Obnova: britannica.com
- De Brogliejev atomski model. Nacionalno sveučilište obrazovanja na daljinu. Španjolska. Oporavak od: ocw.innova.uned.es
- Waves Of Matter Louis De Broglie (drugi). Oporavak od: hiru.eus
- Von Pamel, O. i Marchisio, S. (nd). Kvantna mehanika. Nacionalno sveučilište Rosario. Oporavak od: fceia.unr.edu.ar