خصائص نموذج برولي الذري والقيود

ال نموذج برولي الذري تم اقتراحه من قبل الفيزيائي الفرنسي لويس برولي في عام 1924. في أطروحة الدكتوراه له ، أكد بروجلي ازدواجية موجة الجسيمات من الإلكترونات ، ووضع الأسس لميكانيكا الموجة. نشر برولي نتائج نظرية مهمة حول طبيعة الموجة الجسيمية للمادة على المقياس الذري.

بعد ذلك ، تم عرض بيانات Broglie تجريبيًا من قبل العلماء كلينتون Davisson و Lester Germer ، في عام 1927. تستند نظرية الموجة الإلكترونية Broglie على اقتراح أينشتاين حول خصائص موجات الضوء في الأطوال الموجية القصيرة.

أعلن برولي عن احتمال أن يكون للمادة سلوك مشابه لسلوك الضوء ، واقترح خصائص مماثلة في الجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات.

تقيد الشحنات والمدارات الكهربائية اتساع وطول وتواتر الموجة الموصوفة بالإلكترونات. شرح برولي حركة الإلكترونات حول النواة الذرية.

مؤشر

• 1 خصائص نموذج برولي الذري
• 2 تجربة دافيسون وجيرمر
• 3 قيود
• 4 مقالات ذات أهمية
• 5 المراجع

خصائص نموذج برولي الذري

لتطوير اقتراحه ، بدأ Broglie من مبدأ أن الإلكترونات لها طبيعة مزدوجة بين الموجة والجسيم ، على غرار الضوء.

بهذا المعنى ، قام Broglie بإجراء مقارنة بين هاتين الظاهرتين ، واستناداً إلى المعادلات التي طورها آينشتاين لدراسة طبيعة موجة الضوء ، أشار إلى ما يلي:

- تنتج الطاقة الكلية للفوتون ، وبالتالي الطاقة الكلية للإلكترون ، عن ناتج تردد الموجة وثابت بلانك (6.62606957 (29) × 10 ^-34 جول × ثانية) ، كما هو مفصل في التعبير التالي:

في هذا التعبير:

ه = طاقة الإلكترون.

ح = لوح ثابت.

و = تردد الموجة.

- تتناسب اللحظة الخطية للفوتون ، وبالتالي للإلكترون ، عكسياً مع الطول الموجي ، وترتبط كلتا القوتين من خلال ثابت اللوح:

في هذا التعبير:

ع = لحظة خطية للإلكترون.

ح = لوح ثابت.

λ = الطول الموجي.

- الزخم الخطي هو نتاج كتلة الجسيم بالسرعة التي يتمتع بها الجسيم أثناء إزاحته.

إذا تمت إعادة هيكلة التعبير الرياضي السابق كدالة لطول الموجة ، فلدينا ما يلي:

في تعبير قال:

λ = الطول الموجي.

ح = لوح ثابت.

م = كتلة الإلكترون.

ت = سرعة الإلكترون.

بما أن h ، ثابت Plank ، له قيمة صغيرة ، يكون طول الموجة أيضًا. نتيجة لذلك ، من الممكن القول أن خصائص الموجة للإلكترون تحدث فقط في المستويات الذرية ودون الذرية.

- يعتمد برولي أيضًا على افتراضات نموذج بوهر الذري. وفقًا للأخير ، فإن مدارات الإلكترونات محدودة ويمكن أن تكون فقط مضاعفات للأعداد الصحيحة. على النحو التالي:

حيث:

λ = الطول الموجي.

ح = لوح ثابت.

م = كتلة الإلكترون.

ت = سرعة الإلكترون.

ص = نصف قطر المدار.

ن = عدد صحيح.

وفقًا لنموذج بوهر الذري ، الذي اعتمده برولي كأساس ، إذا كانت الإلكترونات تتصرف مثل الموجات الدائمة ، فإن المدارات الوحيدة المسموح بها هي تلك التي يكون نصف قطرها مساوياً لمضاعف مضاعف لطول الموجة λ.

لذلك ، لا تفي جميع المدارات بالمعلمات الضرورية للإلكترون لتحريكها. لهذا السبب لا يمكن للإلكترونات السفر إلا في مدارات محددة.

بررت نظرية الموجة لإلكترونات Broglie نجاح نموذج Bohr الذري لشرح سلوك الإلكترون المفرد لذرة الهيدروجين.

بشكل مماثل ، يلقي الضوء أيضًا على سبب عدم تناسب هذا النموذج مع الأنظمة الأكثر تعقيدًا ، أي الذرات بأكثر من إلكترون واحد.

تجربة دافيسون وجيرمر

تم التحقق التجريبي من نموذج Broglie الذري بعد 3 سنوات من نشره ، في عام 1927.

أكد الفيزيائيان الأمريكيان البارزان كلينتون جي. دافيسون وليستر جيرمر بشكل تجريبي نظرية ميكانيكا الأمواج.

أجرى ديفيسون وجيرمر اختبارات تناثر شعاع الإلكترون من خلال بلورة النيكل ولاحظوا ظاهرة الحيود من خلال الوسط المعدني.

تكونت التجربة المنفذة من تنفيذ الإجراء التالي:

- في الحالة الأولى ، تم وضع مجموعة ذات شعاع إلكتروني لها طاقة أولية معروفة.

- تم تثبيت مصدر الجهد لتسريع حركة الإلكترونات ، مما أدى إلى فرق محتمل.

- تم توجيه تدفق شعاع الإلكترون نحو بلورة معدنية. في هذه الحالة ، النيكل.

- تم قياس عدد الإلكترونات التي أثرت على بلورات النيكل.

في نهاية التجربة ، اكتشف ديفيسون وجيرمر أن الإلكترونات كانت مشتتة في اتجاهات مختلفة.

من خلال تكرار التجربة باستخدام بلورات معدنية ذات توجهات مختلفة ، اكتشف العلماء ما يلي:

- كان تشتت شعاع الإلكترون عبر البلورة المعدنية مشابهًا لظاهرة التداخل والانعراج في أشعة الضوء.

- وصف انعكاس الإلكترونات على بلورة الصدمة المسار الذي ينبغي نظريًا وصفه وفقًا لنظرية موجات الإلكترون في بروجلي.

في التوليف ، أثبتت تجربة دافيسون وجيرمر تجريبيا الطبيعة المزدوجة للجسيمات الموجية للإلكترونات.

القيود

لا يتنبأ نموذج Broglie الذري بالموقع الدقيق للإلكترون في المدار الذي يتحرك فيه.

في هذا النموذج ، يُنظر إلى الإلكترونات على أنها موجات تتحرك في جميع أنحاء المدار دون موقع محدد ، والذي يقدم مفهوم المدار الإلكتروني.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن النموذج Broglie الذري ، المماثل لنموذج Schrödinger ، لا يأخذ في الاعتبار دوران الإلكترونات على محورها (غزل).

بتجاهل الزخم الزاوي الجوهري للإلكترونات ، يتم إهمال الاختلافات المكانية لهذه الجسيمات دون الذرية..

في نفس ترتيب الأفكار ، لا يأخذ هذا النموذج في الاعتبار التغيرات في سلوك الإلكترونات السريعة نتيجة للآثار النسبية.

المواد المثيرة للاهتمام

النموذج الذري لشرودنجر.

النموذج الذري لتشادويك.

النموذج الذري لهيسنبرغ.

النموذج الذري لبيرين.

النموذج الذري لطومسون.

النموذج الذري لدالتون.

النموذج الذري لديراك الأردن.

النموذج الذري للديموقريطس.

النموذج الذري لبهر.

مراجع

1. نظرية بور الكم و دي بروغلي ويفز (s.f.). تم الاسترجاع من: ne.phys.kyushu-u.ac.j
2. لويس دي برولي - السيرة الذاتية (1929). © مؤسسة نوبل. تم الاسترجاع من: nobelprize.org
3. لويس فيكتور دي برولي. تم الاسترجاع من: chemed.chem.purdue.edu
4. لوفيت ، ب. (1998). لويس دي برولي. Encyclopædia Britannica، Inc. تم الاسترجاع من: britannica.com
5. النموذج الذري لدي برولي. الجامعة الوطنية للتعليم عن بعد. اسبانيا. تم الاسترجاع من: ocw.innova.uned.es
6. أمواج المسألة من لويس دي برولي (s.f.). تم الاسترجاع من: hiru.eus
7. Von Pamel، O.، and Marchisio، S. (s.f.). ميكانيكا الكم جامعة روزاريو الوطنية. تم الاسترجاع من: fceia.unr.edu.ar