- De Broglie atomu modeļa raksturojums
- Deivisona un Germera eksperiments
- Ierobežojumi
- Interesanti raksti
- Atsauces
De Broglie atoma modelis, tika ierosināts pēc Francijas fiziķis Louis Broglie 1924. viņa doktora disertāciju, Broglie apliecināja viļņu-daļiņu dualitāti elektroniem, pamatus viļņu mehānikā. Broglie publicēja svarīgus teorētiskus atzinumus par matērijas viļņu korpusa raksturu atomu mērogā.
Vēlāk de Broglie izteikumus 1927. gadā eksperimentāli demonstrēja zinātnieki Klintons Deivissons un Lesters Germers. De Broglie elektronu viļņu teorija ir balstīta uz Einšteina priekšlikumu par gaismas viļņu īpašībām īsos viļņu garumos.
Broglie paziņoja par iespēju, ka matērijai ir līdzīga uzvedība kā gaismai, un ierosināja līdzīgas īpašības subatomiskajās daļiņās, piemēram, elektronos.
Elektriskie lādiņi un orbītas ierobežo elektronu aprakstītā viļņa amplitūdu, garumu un frekvenci. Broglie paskaidroja elektronu kustību ap atoma kodolu.
De Broglie atomu modeļa raksturojums
Lai izstrādātu savu priekšlikumu, Broglie sāka no principa, ka elektroniem starp vilni un daļiņu ir divējāda daba, līdzīgi kā gaismai.
Šajā ziņā Broglie sniedza līdzību starp abām parādībām un, pamatojoties uz Einšteina izstrādātajiem vienādojumiem gaismas viļņu rakstura izpētei, viņš norādīja:
- fotona kopējā enerģija un attiecīgi arī elektronu kopējā enerģija rodas no viļņu frekvences un Plāksa konstantes (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x sekundes) reizinājuma , kā parādīts sīki aprakstīts šādā izteicienā:
Šajā izteicienā:
E = elektronu enerģija.
h = planka konstante.
f = viļņa frekvence.
- Fotona, tātad arī elektronu, lineārais impulss ir apgriezti proporcionāls viļņa garumam, un abi lielumi ir saistīti ar Plāksa konstanti:
Šajā izteicienā:
p = elektronu impulss.
h = planka konstante.
λ = viļņa garums.
- Lineārais impulss ir daļiņas masas un ātruma, kas daļiņai ir tās pārvietošanas laikā, reizinājums.
Ja iepriekš matemātiskā izteiksme tiek pārstrukturēta kā viļņa garuma funkcija, mums ir šādi:
Šajā izteicienā:
λ = viļņa garums.
h = planka konstante.
m = elektronu masa.
v = elektronu ātrums.
Kopš h, Planka konstante, ir maza vērtība, tāpat kā viļņa garums λ. Līdz ar to ir iespējams apgalvot, ka elektronu viļņu īpašības rodas tikai atomu un subatomiskajā līmenī.
- Broglie arī balstās uz Bohra atomu modeļa postulātiem. Saskaņā ar pēdējo elektronu orbītas ir ierobežotas un var būt tikai veselu skaitļu reizinājumi. Tātad:
Kur:
λ = viļņa garums.
h = planka konstante.
m = elektronu masa.
v = elektronu ātrums.
r = orbītas rādiuss.
n = vesels skaitlis.
Saskaņā ar Boha atomu modeli, kuru Broglie pieņēma kā pamatu, ja elektroni uzvedas kā stāvoši viļņi, vienīgās pieļaujamās orbītas ir tās, kuru rādiuss ir vienāds ar viļņa garuma λ veselu skaitli.
Tāpēc ne visas orbītas atbilst nepieciešamajiem parametriem, lai elektrons varētu pārvietoties pa tām. Tāpēc elektroni var pārvietoties tikai noteiktās orbītās.
De Broglie elektronu viļņu teorija attaisnoja Boha atomu modeļa panākumus, izskaidrojot ūdeņraža atoma viena elektrona uzvedību.
Līdzīgi tas izgaismoja arī to, kāpēc šis modelis nav piemērots sarežģītākām sistēmām, tas ir, atomiem ar vairāk nekā vienu elektronu.
Deivisona un Germera eksperiments
De Broglie atomu modeļa eksperimentālā verifikācija notika 3 gadus pēc tā publicēšanas, 1927. gadā.
Vadošie amerikāņu fiziķi Klintons J. Deivisons un Lesters Germers eksperimentāli apstiprināja viļņu mehānikas teoriju.
Deiviss un Germers veica elektronu staru izkliedes testus caur niķeļa kristālu un novēroja difrakcijas fenomenu caur metālisku vidi.
Veiktais eksperiments sastāvēja no šādas procedūras veikšanas:
- Pirmkārt, tika ievietots elektronu staru kūlis, kura sākotnējā enerģija bija zināma.
- Lai paātrinātu elektronu kustību, ierosinot potenciālu starpību, tika uzstādīts sprieguma avots.
- elektronu staru kūļa plūsma tika virzīta uz metāla kristālu; šajā gadījumā niķelis.
- Tika izmērīts elektronu skaits, kas ietekmēja niķeļa kristālu.
Eksperimenta beigās Deiviss un Germers atklāja, ka elektroni ir izkliedēti dažādos virzienos.
Atkārtojot eksperimentu, izmantojot metāliskus kristālus ar atšķirīgu orientāciju, zinātnieki atklāja:
- Elektronu staru izkliede caur metālisko kristālu bija salīdzināma ar gaismas staru traucējumu un difrakcijas parādību.
- Elektronu atstarojums uz trieciena kristālu aprakstīja trajektoriju, kuru teorētiski vajadzētu aprakstīt saskaņā ar De Broglie elektronu viļņu teoriju.
Īsāk sakot, Deivisons un Germers eksperimentāli eksperimentāli pārbaudīja elektronu divviļņu-daļiņu raksturu.
Ierobežojumi
De Broglie atomu modelis neprognozē precīzu elektrona atrašanās vietu orbītā, kurā tas pārvietojas.
Šajā modelī elektroni tiek uztverti kā viļņi, kas pārvietojas visā orbītā bez noteiktas vietas, tādējādi ieviešot elektroniskas orbītas jēdzienu.
Turklāt de Broglija atomu modelī, kas ir analogs Šrēdingera modelim, netiek ņemta vērā elektronu rotācija ap to pašu asi (spin).
Ignorējot elektronu raksturīgo leņķisko impulsu, tiek atstātas novārtā šo subatomisko daļiņu telpiskās variācijas.
Tādā pašā veidā šajā modelī nav ņemtas vērā arī ātru elektronu uzvedības izmaiņas relativistiskas ietekmes rezultātā.
Interesanti raksti
Šrēdingera atomu modelis.
Čadvika atomu modelis.
Heizenberga atomu modelis.
Perrina atomu modelis.
Tomsa atoma modelis.
Daltona atomu modelis.
Diraka Jordānijas atomu modelis.
Democritus atomu modelis.
Boha atoma modelis.
Atsauces
- Bohra kvantu teorija un De Broglie Waves (nd). Atgūts no: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Luiss de Brogijs - biogrāfija (1929). © Nobela fonds. Atgūts no nobelprize.org
- Luiss-Viktors de Brogijs (nd). Atgūts no: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Luiss de Brogijs. Encyclopædia Britannica, Inc. Atgūts no: britannica.com
- De Broglie atomu modelis. Nacionālā tālmācības universitāte. Spānija. Atgūts no: ocw.innova.uned.es
- Matīsa viļņi. Luiss De Brogijs (nd). Atgūts no: hiru.eus
- Von Pamel, O., un Marchisio, S. (nd). Kvantu mehānika. Rosario Nacionālā universitāte. Atgūts no: fceia.unr.edu.ar