- Характеристики на атомния модел на Де Бройл
- Дейвидсън и Гермер експеримент
- Ограничения
- Предмети за интерес
- Препратки
Най- дьо Бройл атомен модел е предложен от френския физик Луи Бройл през 1924 г. В своята докторска дисертация, Бройл твърди двойствеността на вълна-частица от електрони, полагането на основите на вълновата механика. Брогли публикува важни теоретични констатации относно вълнообразния характер на материята в атомния мащаб.
По-късно изказванията на де Бройли бяха експериментално демонстрирани от учените Клинтън Дейвисън и Лестър Гермер, през 1927 г. Теорията на електронните вълни на Де Бройл се основава на предложението на Айнщайн за вълновите свойства на светлината при къси дължини на вълната.
Бройли обяви възможността материята да има поведение, подобно на това на светлината, и предложи подобни свойства в субатомните частици като електроните.
Електрическите заряди и орбитите ограничават амплитудата, дължината и честотата на вълната, описана от електроните. Брогли обясни движението на електрони около атомното ядро.
Характеристики на атомния модел на Де Бройл
За да разработи своето предложение, Брогли тръгна от принципа, че електроните имат двойна природа между вълна и частица, подобна на светлината.
В този смисъл Бройли направи симулация между двата явления и въз основа на уравненията, разработени от Айнщайн за изследване на вълновата природа на светлината, той посочи следното:
- Общата енергия на фотона и, следователно, общата енергия на електрона, се получава от произведението на вълновата честота и константата на Планк (6.62606957 (29) × 10 -34 джула х секунди), както е показано подробно в следния израз:
В този израз:
Е = енергия на електрона.
h = константа на Планк.
f = честота на вълната.
- Линейният импулс на фотона и следователно на електрона е обратно пропорционален на дължината на вълната и двете величини са свързани чрез константата на Планк:
В този израз:
p = импулс на електрона.
h = константа на Планк.
λ = дължина на вълната.
- Линейният импулс е произведението на масата на частицата и скоростта, която частицата има по време на своето изместване.
Ако горният математически израз се преструктурира като функция на дължината на вълната, имаме следното:
В този израз:
λ = дължина на вълната.
h = константа на Планк.
m = маса на електрона.
v = скорост на електрона.
Тъй като h, константата на Планк, има малка стойност, такава е и дължината на вълната λ. Следователно е възможно да се твърди, че вълновите свойства на електрона се срещат само на атомно и субатомно ниво.
- Брогли се основава и на постулатите на атомния модел на Бор. Според последните орбитите на електроните са ограничени и могат да бъдат само кратни на цели числа. Така:
Където:
λ = дължина на вълната.
h = константа на Планк.
m = маса на електрона.
v = скорост на електрона.
r = радиус на орбитата.
n = цяло число.
Според атомния модел на Бор, който Броли възприел като основа, ако електроните се държат като стоящи вълни, единствените разрешени орбити са тези, чийто радиус е равен на цяло число, кратно на дължината на вълната λ.
Следователно, не всички орбити отговарят на необходимите параметри, за да може един електрон да се движи през тях. Ето защо електроните могат да се движат само по специфични орбити.
Теорията на електронните вълни на де Бройли оправдава успеха на атомния модел на Бор при обясняване на поведението на единичния електрон на водородния атом.
По същия начин, тя също хвърли светлина върху това защо този модел не се побира по-сложни системи, тоест атоми с повече от един електрон.
Дейвидсън и Гермер експеримент
Експерименталната проверка на атомния модел на де Бройли се проведе 3 години след публикуването му, през 1927г.
Водещите американски физици Клинтън Дж. Дейвисън и Лестър Гермер експериментално потвърдиха теорията на вълновата механика.
Дейвисън и Гермер извършиха тестове за разсейване на електронен лъч през никелов кристал и наблюдаваха феномена на дифракция през металната среда.
Проведеният експеримент се състоеше в провеждането на следната процедура:
- В първия случай беше поставен електронен сноп, който имаше известна начална енергия.
- Инсталиран е източник на напрежение, за да се ускори движението на електрони чрез подбуждане на потенциална разлика.
- Потокът на електронния лъч беше насочен към метален кристал; в случая никел.
- Броят на електроните, които са повлияли върху никеловия кристал, е измерен.
В края на експеримента Дейвисън и Гермер открили, че електроните са разпръснати в различни посоки.
Повтаряйки експеримента, използвайки метални кристали с различна ориентация, учените открили следното:
- Разсейването на електронния лъч през металния кристал е сравнимо с явлението интерференция и дифракция на светлинните лъчи.
- Отражението на електроните върху ударния кристал описва траекторията, която теоретично трябва да опише според теорията на електронната вълна на де Брой.
Накратко, експериментът Дейвисън и Гермер експериментално провери природата на двойните вълни-частици на електроните.
Ограничения
Атомният модел на Де Бройли не предвижда точното местоположение на електрона на орбитата, по която той пътува.
В този модел електроните се възприемат като вълни, които се движат по цялата орбита без конкретно място, като по този начин се въвежда концепцията за електронна орбитала.
Освен това, атомният модел на Де Брой, аналогичен на модела на Шрьодингер, не отчита въртенето на електроните около същата им ос (спин).
Чрез игнориране на вътрешния ъглов импулс на електроните се пренебрегват пространствените вариации на тези субатомни частици.
В същия смисъл този модел също не отчита промените в поведението на бързите електрони като следствие от релативистични ефекти.
Предмети за интерес
Атомен модел на Шрьодингер.
Атомен модел на Чадуик.
Атомен модел на Хайзенберг.
Атомен модел на Перин.
Атомен модел на Томсън.
Атомен модел на Далтън.
Атомен модел Dirac Jordan.
Атомен модел на Демокрит.
Атомен модел на Бор.
Препратки
- Квантовата теория на Бор и вълните на Де Бройл (втори). Възстановени от: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Луи дьо Брой - Биографичен (1929). © Фондация Нобел. Възстановено от: nobelprize.org
- Луи-Виктор де Бройли (втори). Възстановени от: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Луи дьо Бройли. Encyclopædia Britannica, Inc. Възстановено от: britannica.com
- Атомният модел на Де Бройл. Национален университет за дистанционно образование. Испания. Възстановено от: ocw.innova.uned.es
- Waves Of Matter от Louis De Broglie (втори). Възстановено от: hiru.eus
- Von Pamel, O. и Marchisio, S. (nd). Квантова механика. Национален университет в Росарио. Възстановено от: fceia.unr.edu.ar