המודל האטומי דה ברולי הוצע על ידי הפיזיקאי הצרפתי לואי ברויי בשנת 1924. עבודת הדוקטורט שלו, ברולי עמד חוקר דואליות גל-חלקיק של אלקטרונים, הנחת יסודות מכניקת הגל. ברוגלי פרסם ממצאים תיאורטיים חשובים באשר לאופי הגל-גוף של החומר בסדר גודל האטומי.
מאוחר יותר הודגמו ניסויים של דה ברוגלי בניסוי על ידי המדענים קלינטון דייוויסון ולסטר גרמר בשנת 1927. תיאוריית הגל האלקטרונים של דה ברוגלי מבוססת על הצעתו של איינשטיין על תכונות הגל של אור באורך גל קצר.
ברוגלי הודיע על האפשרות שיש לחומר התנהגות דומה לזו של האור, והציע תכונות דומות בחלקיקים תת-אטומיים כמו אלקטרונים.
מטענים ומסלולי חשמל מגבילים את המשרעת, האורך והתדר של הגל המתואר על ידי האלקטרונים. ברוגלי הסביר את תנועת האלקטרונים סביב גרעין האטום.
מאפייני המודל האטומי של דה ברוגלי
כדי לפתח את ההצעה שלו, ברוגלי החל מהעיקרון שלאלקטרונים יש אופי כפול בין גל לחלקיק, בדומה לאור.
במובן זה, ברוגלי עשה הדמיה בין שתי התופעות, ובהתבסס על המשוואות שפיתח איינשטיין לחקר טבע הגל של האור, הוא הצביע על הדברים הבאים:
- האנרגיה הכוללת של הפוטון, וכתוצאה מכך, האנרגיה הכוללת של האלקטרון, נובעת מתוצר של תדר הגל וקבוע של Plank (6.62606957 (29) × 10 -34 ג'ול x שניות), כמוצג מפורט בביטוי הבא:
בביטוי זה:
E = אנרגיה של האלקטרון.
h = הקבוע של הקרש.
f = תדר הגל.
המומנטום הליניארי של הפוטון, ולכן של האלקטרון, הוא ביחס הפוך לאורך הגל, ושני הגדלים קשורים דרך הקבוע של פלאנק:
בביטוי זה:
p = תנופה של האלקטרון.
h = הקבוע של הקרש.
λ = אורך גל.
- המומנטום הליניארי הוא תוצר המסה של החלקיק והמהירות שיש לחלקיק בזמן העקירה שלו.
אם הביטוי המתמטי שלעיל מבנה מחדש מחדש כפונקציה של אורך גל, יש לנו את הדברים הבאים:
בביטוי זה:
λ = אורך גל.
h = הקבוע של הקרש.
m = מסה של האלקטרון.
v = מהירות האלקטרון.
מכיוון ש- h, לקבוע של פלנק, יש ערך קטן, כך גם אורך הגל λ. כתוצאה מכך ניתן לקבוע כי תכונות הגל של האלקטרון מתרחשות רק ברמת האטום והתת אטומי.
ברוגלי מבוסס גם על המוצבים של המודל האטומי של בוהר. על פי האחרון, מסלולי האלקטרונים מוגבלים ויכולים להיות כפולות של מספרים שלמים בלבד. כך:
איפה:
λ = אורך גל.
h = הקבוע של הקרש.
m = מסה של האלקטרון.
v = מהירות האלקטרון.
r = רדיוס מסלול.
n = מספר שלם.
על פי המודל האטומי של בוהר, שאותו אימץ ברוגלי כבסיס, אם אלקטרונים מתנהגים כמו גלים עומדים, מסלוליהם היחידים המותרים הם אלה שרדיוסם שווה למכפיל שלם באורך הגל λ.
לפיכך, לא כל המסלולים עומדים בפרמטרים הדרושים לאלקטרון שיעבור דרכם. זו הסיבה שאלקטרונים יכולים לנוע רק במסלול ספציפי.
תיאוריית גלי האלקטרונים של דה ברוגלי הצדיקה את הצלחת המודל האטומי של בוהר בהסבר ההתנהגות של האלקטרון הבודד של אטום המימן.
באופן דומה, היא גם שופכת אור מדוע הדגם הזה לא התאים למערכות מורכבות יותר, כלומר אטומים עם יותר מאלקטרון אחד.
דייוויסון וגרמר מתנסים
האימות הניסיוני של המודל האטומי של דה ברוגלי התרחש 3 שנים לאחר פרסומו, בשנת 1927.
הפיזיקאים האמריקאים המובילים קלינטון ג'יי דייוויסון ולסטר גרמר אישרו באופן ניסיוני את התיאוריה של מכניקת הגל.
דייוויסון וגרמר ביצעו בדיקות פיזור של קרן אלקטרונים דרך גביש ניקל וצפו בתופעת הדיפרקציה דרך המדיום המתכתי.
הניסוי שבוצע כלל את ביצוע ההליך הבא:
- ראשית, הוצב מכלול אלומת אלקטרונים שהיה לו אנרגיה ראשונית ידועה.
- הותקן מקור מתח כדי להאיץ את תנועת האלקטרונים על ידי מסית הבדל פוטנציאלי.
- זרימת קרן האלקטרונים הופנתה לכיוון גביש מתכתי; במקרה זה, ניקל.
- נמדד מספר האלקטרונים שהשפיעו על גביש הניקל.
בסוף הניסוי גילו דייוויסון וג'רמר כי האלקטרונים פזורים לכיוונים שונים.
על ידי חזרה על הניסוי באמצעות קריסטלים מתכתיים בעלי אוריינטציות שונות, המדענים גילו את הדברים הבאים:
- פיזור קרן האלקטרונים דרך הגביש המתכתי היה דומה לתופעת ההפרעה וההפרדה של קרני האור.
- השתקפות האלקטרונים על גבי גביש ההשפעה תיארה את מסלול התיאורטי שעליו לתאר על פי תיאוריית הגל האלקטרונים של דה ברוגלי.
בקצרה, הניסוי דייוויסון וג'רמר אימת באופן ניסיוני את טיב החלקיקים הכפולים של האלקטרונים.
מגבלות
המודל האטומי של דה ברוגלי אינו חוזה את מיקומו המדויק של האלקטרון במסלול בו הוא נודד.
במודל זה האלקטרונים נתפסים כגלים שנעים לאורך המסלול ללא מיקום ספציפי, ובכך מציגים את המושג מסלול אלקטרוני.
יתר על כן, המודל האטומי של דה ברוגלי, המקביל למודל שרדינגר, אינו מחשיב את סיבוב האלקטרונים על ציר זהה (סיבוב).
על ידי התעלמות מהתנופה הזוויתית המהותית של האלקטרונים, הזנחים המרחביים של חלקיקים תת-אטומיים אלה מוזנחים.
באותה צורה, מודל זה גם לא לוקח בחשבון את השינויים בהתנהגות האלקטרונים המהירים כתוצאה מהשפעות יחסיות.
מאמרי עניין
המודל האטומי של שרדינגר.
המודל האטומי של צ'אדוויק.
מודל אטומי של הייזנברג.
המודל האטומי של פרין.
המודל האטומי של תומסון.
המודל האטומי של דלתון.
מודל אטומי של דיראק ירדן.
מודל אטומי של דמוקריטוס.
המודל האטומי של בוהר.
הפניות
- תיאוריית הקוונטים של בוהר ודה ברולי גלי (nd). התאושש מ: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- לואי דה ברוגלי - ביוגרפי (1929). © קרן נובל. התאושש מ: nobelprize.org
- לואי-ויקטור דה ברוגלי (נ '). התאושש מ: chemed.chem.purdue.edu
- לובט, ב '(1998). לואי דה ברוגלי. Encyclopædia Britannica, Inc. התאושש מ: britannica.com
- המודל האטומי של דה ברוגלי. האוניברסיטה הלאומית לחינוך למרחקים. סְפָרַד. התאושש מ: ocw.innova.uned.es
- גלי החומר מאת לואי דה ברוגלי. התאושש מ: hiru.eus
- פון פמל, או, ומרצ'יסיו, ש '(נ'). מכניקה קוואנטית. האוניברסיטה הלאומית של רוסאריו. התאושש מ: fceia.unr.edu.ar