Zdieľam:
Broglie Atómový model Charakteristiky a obmedzenia
Broglieho atómový model bol navrhnutý francúzskym fyzikom Louis Broglie v roku 1924. Vo svojej dizertačnej práci, Broglie tvrdil vlnu-častíc dualitu elektrónov, ktorým sa základy vlny mechaniky. Broglie publikoval dôležité teoretické zistenia o vlnovo-jadrovej povahe hmoty v atómovej škále.
Následne Broglieho výpovede experimentálne demonštrovali vedci Clinton Davisson a Lester Germer v roku 1927. Teória Broglieho elektrónovej vlny je založená na Einsteinovom návrhu o vlnových vlastnostiach svetla pri krátkych vlnových dĺžkach..
Broglie oznámil možnosť, že hmota má podobné správanie ako svetlo, a navrhla podobné vlastnosti v subatomárnych časticiach, ako sú elektróny.
Elektrické náboje a obežné dráhy obmedzujú amplitúdu, dĺžku a frekvenciu vlny opísanej elektrónmi. Broglie vysvetlil pohyb elektrónov okolo atómového jadra.
index
- 1 Charakteristika atómového modelu Broglie
- 2 Experiment Davisson a Germer
- 3 Obmedzenia
- 4 Články záujmu
- 5 Referencie
Charakteristika atómového modelu Broglie
Aby Broglie vyvinul svoj návrh, vychádzal zo zásady, že elektróny majú dvojitú povahu medzi vlnou a časticami, podobne ako svetlo.
V tomto zmysle Broglie urobil porovnanie medzi oboma javmi a na základe rovníc vyvinutých Einsteinom na štúdium vlnového charakteru svetla, uviedol:
- Celková energia fotónu, a teda aj celková energia elektrónu, vyplýva z produktu frekvencie vlny a konštanty Planku (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x sekúnd), ako je uvedené v nasledujúcom výraze:
V tomto výraze:
E = elektrónová energia.
h = Plank konštanta.
f = frekvencia vlny.
- Lineárny moment fotónu, a teda elektrónu, je nepriamo úmerný vlnovej dĺžke a obidve veličiny súvisia prostredníctvom Plankovej konštanty:
V tomto výraze:
p = lineárny moment elektrónu.
h = Plank konštanta.
λ = vlnová dĺžka.
- Lineárny hybnosť je súčin hmotnosti častice rýchlosťou, ktorú má častica počas jej posunu.
Ak je predchádzajúci matematický výraz reštrukturalizovaný ako funkcia vlnovej dĺžky, máme nasledovné:
V uvedenom výraze:
λ = vlnová dĺžka.
h = Plank konštanta.
m = hmotnosť elektrónu.
v = rýchlosť elektrónov.
Pretože h, Planková konštanta, má malú hodnotu, vlnová dĺžka λ je tiež. V dôsledku toho je možné konštatovať, že vlnové vlastnosti elektrónu sa vyskytujú len na atómovej a subatomárnej úrovni.
- Broglie je tiež založený na postulátoch Bohrovho atómového modelu. Podľa toho sú obežné dráhy elektrónov obmedzené a môžu byť len násobkami celých čísel. takto:
kde:
λ = vlnová dĺžka.
h = Plank konštanta.
m = hmotnosť elektrónu.
v = rýchlosť elektrónov.
r = polomer orbity.
n = celé číslo.
Podľa atómového modelu Bohr, ktorý Broglie prijal ako základ, ak sa elektróny správajú ako stojaté vlny, jedinými povolenými obežnými dráhami sú tie, ktorých polomer sa rovná integrálnemu násobku vlnovej dĺžky λ..
Preto nie všetky orbity spĺňajú parametre potrebné na to, aby sa elektrón pohyboval cez ne. To je dôvod, prečo sa elektróny môžu pohybovať len v špecifických orbitách.
Vlnová teória Broglieho elektrónov zdôvodnila úspech Bohrovho atómového modelu na vysvetlenie správania jediného elektrónu atómu vodíka..
Analogicky tiež vrhá svetlo na to, prečo tento model nezapadal do zložitejších systémov, teda atómov s viac ako jedným elektrónom.
Experiment Davisson a Germer
Experimentálne overenie Broglieho atómového modelu sa uskutočnilo 3 roky po jeho uverejnení v roku 1927.
Prominentní americkí fyzici Clinton J. Davisson a Lester Germer experimentálne potvrdili teóriu vlnovej mechaniky.
Davisson a Germer vykonali rozptylové testy elektrónového lúča cez kryštál niklu a pozorovali difrakčný jav cez kovové médium..
Vykonaný experiment pozostával z nasledujúceho postupu:
- V prvom prípade bola umiestnená zostava s elektrónovým lúčom, ktorá mala známu počiatočnú energiu.
- Na urýchlenie pohybu elektrónov bol nainštalovaný zdroj napätia, čo vyvolalo potenciálny rozdiel.
- Prúd elektrónového lúča bol nasmerovaný na kovový kryštál; v tomto prípade nikel.
- Meral sa počet elektrónov, ktoré narážali na kryštál niklu.
Na konci experimentu Davisson a Germer zistili, že elektróny boli rozptýlené v rôznych smeroch.
Opakovaním experimentu s použitím kovových kryštálov s rôznymi orientáciami vedci zistili nasledovné:
- Disperzia elektrónového lúča cez kovový kryštál bola porovnateľná s fenoménom interferencie a difrakcie svetelných lúčov.
- Odraz elektrónov na nárazovom kryštáli opísal trajektóriu, ktorá by mala teoreticky opísať podľa teórie elektrónových vĺn Broglieho..
Pri syntéze experiment Davissonovho a Germera experimentálne preukázal duálnu vlnovú povahu elektrónov.
obmedzenia
Broglieho atómový model nepredpovedá presné umiestnenie elektrónu na obežnej dráhe, v ktorej sa pohybuje.
V tomto modeli sú elektróny vnímané ako vlny, ktoré sa pohybujú okolo orbity bez špecifického umiestnenia, čo predstavuje koncept elektronického orbitálu.
Okrem toho, Broglieho atómový model, analogický so Schrödingerovým modelom, neberie do úvahy rotáciu elektrónov na jeho osi (točenie).
Ignorovaním vnútorného momentu hybnosti elektrónov sa zanedbávajú priestorové variácie týchto subatomárnych častíc..
V rovnakom poradí myšlienok tento model neberie do úvahy zmeny v správaní rýchlych elektrónov v dôsledku relativistických efektov.
Články záujmu
Atómový model Schrödingera.
Atómový model Chadwicku.
Atómový model Heisenberga.
Atómový model Perrinu.
Atómový model Thomsona.
Atómový model Daltona.
Atómový model Dirac Jordan.
Atómový model Democritus.
Atómový model Bohr.
referencie
- Bohrova kvantová teória a De Broglie Waves (s.f.). Zdroj: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - životopisný (1929). © Nobelova nadácia. Zdroj: nobelprize.org
- Louis-Victor de Broglie (s.f.). Zdroj: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Zdroj: britannica.com
- Atómový model De Broglie. Národná univerzita dištančného vzdelávania. Španielsko. Zdroj: ocw.innova.uned.es
- Vlny hmoty Louis De Broglie (s.f.). Zdroj: hiru.eus
- Von Pamel, O., a Marchisio, S. (s.f.). Kvantová mechanika Národná univerzita Rosario. Zdroj: fceia.unr.edu.ar