Modèle de l`hydrogène

Le modèle de coquille a pu expliquer qualitativement beaucoup des propriétés mystérieuses des atomes qui sont devenus codifiés à la fin du 19ème siècle dans le tableau périodique des éléments. Une propriété a été la taille des atomes, qui pourrait être déterminée approximativement en mesurant la viscosité des gaz et la densité des solides cristallins purs. Les atomes tendent à devenir plus petits vers la droite dans le tableau périodique, et deviennent beaucoup plus grands à la ligne suivante de la table. Les atomes à droite de la table ont tendance à gagner des électrons, tandis que les atomes à gauche tendent à les perdre. Chaque élément de la dernière colonne de la table est chimiquement inerte (gaz noble). Bohr considéré comme des Orbits circulaires. Classiquement, ces orbites doivent se décomposer en petits cercles lorsque les photons sont émis. L`espacement des niveaux entre les orbites circulaires peut être calculé à l`aide de la formule de correspondance. Pour un atome d`hydrogène, les orbites classiques ont une période T déterminée par la troisième loi de Kepler à l`échelle R3/2.

Les échelles d`énergie comme 1/r, de sorte que la formule d`espacement des niveaux s`élève à partir des hypothèses de Bohr, nous allons maintenant dériver un certain nombre de propriétés importantes de l`atome d`hydrogène de la physique classique que nous avons couverte dans le texte. Nous commençons par noter la force centripète qui provoque l`électron à suivre un chemin circulaire est fourni par la force Coulomb. Pour être plus général, nous notons que cette analyse est valable pour tout atome à électron unique. Donc, si un noyau a des protons (pour l`hydrogène, 2 pour l`hélium, etc.) et un seul électron, cet atome est appelé atome d`hydrogène. Les spectres des ions hydrogène ressemblent à de l`hydrogène, mais ils sont déplacés vers une énergie plus élevée par la force plus attrayante entre l`électron et le noyau. L`amplitude de la force centripète est, alors que la force de Coulomb est. L`hypothèse tacite ici est que le noyau est plus massif que l`électron stationnaire, et les orbites d`électrons à ce sujet. Ceci est cohérent avec le modèle planétaire de l`atome. En assimilant ces, cependant, cela ne veut pas dire que le modèle de Bohr-Sommerfeld était sans succès.

Les calculs fondés sur le modèle Bohr – Sommerfeld ont permis d`expliquer avec précision un certain nombre d`effets spectraux atomiques plus complexes. Par exemple, jusqu`aux perturbations de premier ordre, le modèle de Bohr et la mécanique quantique font les mêmes prédictions pour le fractionnement de la ligne spectrale dans l`effet Stark. Cependant, à des perturbations d`ordre supérieur, le modèle de Bohr et la mécanique quantique diffèrent, et les mesures de l`effet Stark sous des intensités de champ élevé ont permis de confirmer l`exactitude de la mécanique quantique sur le modèle de Bohr. La théorie dominante derrière cette différence réside dans les formes des orbitales des électrons, qui varient selon l`état d`énergie de l`électron. Ce modèle est encore plus approximatif que le modèle de l`hydrogène, car il traite les électrons dans chaque coquille comme non-interaction. Mais les répulsions des électrons sont prises en compte quelque peu par le phénomène de dépistage. Les électrons dans les orbites externes n`orbitent pas seulement le noyau, mais ils se déplacent également autour des électrons internes, ainsi la charge effective Z qu`ils sentent est réduite par le nombre des électrons dans l`orbite interne. Dans la mécanique quantique moderne, l`électron dans l`hydrogène est un nuage sphérique de probabilité qui pousse plus dense près du noyau. La vitesse-constante de probabilité-décomposition dans l`hydrogène est égale à l`inverse du rayon de Bohr, mais puisque Bohr a travaillé avec des Orbits circulaires, pas des ellipses de zone zéro, le fait que ces deux nombres exactement d`accord est considéré comme une «coïncidence».

(Cependant, de nombreux accords de coïncidence sont trouvés entre le traitement mécanique quantique de l`atome et la semiclassique; ceux-ci comprennent des niveaux d`énergie identiques dans l`atome d`hydrogène et la dérivation d`une constante de structure fine, qui découle de la modèle relativiste de Bohr – Sommerfeld (voir ci-dessous) et qui se trouve être égal à un concept entièrement différent, dans la mécanique quantique moderne complète).

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