BOROV MODEL ATOMA. V vek p.n.e. Osnovni nedostatak ovog modela je nemogućnost objašnjenja stabilnosti atoma

Transcript

1 V vek p..e. Od ajraiji daa civilizacije ljudi su pokušavali da sazaju svet koji i okružuje. Prvi ozbiljiji pokušaji da se pitaje strukture materije razmotri susreću se u spisima grčki filozofa iz V veka p..e. DEMOKRIT --- filozofsko razmišljaje da se materija sastoji od siti, evidljivi, edeljivi čestica atoma ***Potpuo odsustvo reale osove i skoro potpui edostatak iteresa za eksperimetalim proveravajem oemogućili su dalji razvoj svataja materije za sledeća dva mileijuma Tek u XIX veku su potekle reale osove za formiraje daašjeg jeg pojma atoma iz razi oblasti auke koje su se razvile a osovu eksperimetali ispitivaja. Te auke su emija, kietička ka teorija gasova, elektroliza i elektroika Prve čijeice o postojaju atoma pružio je Dalto svojim zakoima u emiji o stalim maseim odosima TOMSON -- statički model atoma Atom je sfera poluprečika reda veličie ie - m, koja je po celoj svojoj zapremii ravomero aelektrisaa pozitivim aelektrisajem. Uutar te sfere alaze se egativo aele- ktrisai elektroi vrlo mali dimezija,,usadjei kao šljive u pudigu J. Dalto DALTON --- diskotiuala građa materije. Atomi su veoma site čestice koje se e mogu dalje deliti u toku emijske reakcije J.J. Tomso Pomoću ovog modela se uspešo proučilo -emitovaje EM talasa iz atoma kao oscilatora -apsorpcija svetlosti i polarizacija atoma -dublje je proučea priroda dielektriče kostate -predvidjeo postojaje izotopa (bar u opštem obliku) E. Ruterford RADERFORD -- diamički model atoma Atom se sastoji iz pozitivo aelektrisaog jezgra, koje sadrži određe broj protoa, oko kojeg kruže egativo aelektrisai elektroi kao plaete oko Suca i drže se za jezgro Kuloovim silama. Pri tome je broj elektroa jedak broju protoa BOROV MODEL ATOMA Osovi edostatak ovog modela je emogućost objašjeja stabilosti atoma

2 SPEKTRALNE SERIJE ATOMA VODONIKA Daski fizičar Nils Bor (Niels Bor) razradio je ideje Raderforda i postavio ovi model atoma Balmer je aalizirajući rastojaja medju liijama spektra, pokazao da se talase dužie četiri spektrale liije atoma vodoika iz vidljivog dela spektra mogu prikazati empirijskom formilom N. Bor Suštiu Borovog modela ajlakše je objasiti a primeru vodoikovog atoma R λ m Posle Balmera, ajpre je Paše ustaovio seriju liija u ifracrveoj oblasti, zatim su Breket i Pfud ustaovili još dve serije u području veći talasi dužia ifracrveog područja. U dalekoj ultraljubičastoj oblasti Lajma je ustaovio još jedu seriju liija Čijeicu da je elektromageto zračeje koje astaje iz atoma diskreto, odoso liijsko, Bor objašjava svojim postulatima:.borov KVANTNI POSTULAT Atomi se alaze beskoačo dugo u stacioarim stajima (orbitama) i pritom e zrače eergiju bez obzira a to što je atom diamički sistem aelektrisai čestica. Stacioara staja su odredjea eergijom koju poseduje atom, odoso ekom vredošću iz diskretog iza: E,E,E 3,..., E N dopuštee putaje.borov KVANTNI POSTULAT Pri apsorpciji ili emisiji elektromageti talasa atom u celii prelazi iz jedog u drugo stacioaro staje, pri čemu za razliku eergija atoma u tim stajima važi Plakova kostata E E E ν elektro jezgro foto ν - Frekveca zračeja ν - kvat eergije koji će biti emitova (apsorbova) prelaskom elektroa a ižu (višu) putaju elektroi Jezgro Stacioaro staje Apsorpcija fotoa Ekscitovao staje Koristeći: pravilo za kvatovaje kruži orbita p ϕ π jedakost iteziteta Kuloove i cetrifuglae sile mv Ze r πε r izraz za ukupu meaičku eergiju atoma mv Ze E EK + EP πε Dobijamo: -radijus -te orbite r πε mze -brziu elektroa a -toj orbiti Ze υ πε -ukupu eergiju elektroa a -toj orbiti me E πε ( ) Vredosti rastojaja, brzie i eergije elektroa u -tom eergijskom staju atoma vodoika r ( - m) v ( 6 ms - ) E (ev),53, -3,58,, -3,39 3,77,73 -,5 8,8,55 -,85 5 3,5, -,5

3 ZAKLJUČAK za atom vodoika: FRANK-HERCOV EKSPERIMENT Atom se sastoji iz jezgra, koji se alazi u cetru atoma i elektroa koji kruži oko jezgra Elektro koji se kreće a ekoj dopušteoj putaji iti emituje iti apsorbuje eergiju Eergija atoma je kvatovaa odoso određea je tzv. kvatim brojevima (,, 3... ) Emitovaje ili apsorbovaje eergije dešava se samo oda kada elektro prelazi sa jede dopuštee putaje a drugu, sa različitim eergijama J.Frack Zaimljivo je da su Frak i Herc eksperimetalo registrovali diskretost u spektru i to objavili u svom radu iz 9. g., a da to isu povezali sa Borovim rezultatima objavljeim 93. g., a šta je Bor reagovao i 95. g. povezao ove eksperimete i svoju teoriju, a Frak i Herc za to dobili 95. g. Nobelovu agradu I[A] G.Hertz U[V] OTKRIĆE E HELIJUMOVOG JONA Astroom Pikerig je 897. godie otkrio u spektru zvezde ( ζ Puppis) spektralu seriju, koja je veoma podsećala a Balmerovu seriju Ridberg je pokazao da se ova serija može da predstavi Balmerovom formulom v R,.5;3;3.5;,... Ova serija je dobijea u laboratoriji tek kada je vodoiku dodat elijum, što je avelo Bora da zaključi da Pikerigova serija uopšte e pripada vodoiku već joizovaom elijumu v m RH e BOR-ZOMERFELD KRETANJE PO ELIPSI Zomerfeld razmatra kretaje elektroa po eliptičim putajama u polju jezgra aalogo kretaju plaeta u gravitacioom polju Suca Bor i Zomerfeld su proširili i geeralizovali kvate uslove a sve vrste impulsa - za ovaj slučaj postoje dva kvata uslova Azimuti kvati uslov pϕ dϕ ϕ A.Sommerfeld Radijali kvati uslov prdr r Moguće vredosti za eergiju su E me Z πε ( ) Moguće vredosti za veliku i malu poluosu elipse: πε πε a i b ϕ Ze m Ze m Zomerfeld je ukazao a relativističku promeu mase elektroa a eliptičim putajama Promee mase elektroa u toku jedog perioda dovode do precesije ravi putaje usled čega se, umesto kretaja po elipsi u ravi, elektro kreće u prostoru Eergija elektroa u ekom staju okarakterisaom kvatim brojevima i k, asuprot dotadašjem staju okarakterisaom samo kvatim brojem će zavisiti i od azimutog kvatog broja k: E, k mz e α Z + (πε ) 3 k 3

4 NEDOSTACI BOROVE TEORIJE Iako Borova kvata teorija predstavlja veoma krupa korak u razvoju atomske fizike oa se odlikuje i razim teškoćama, edostacima i protivurečostima: Glavi temelji teorije medjusobo se isključuju - klasiča i polukvata fizika Zabraa zračeja eergije kada se aelektrisaa čestica ubrzava Teorija e daje ikakve metode za izračuavaje verovatoće prelaza iz jedog kvatog staja u drugo Nemogućost objašjeja spektra složei atoma KVANTNO-MEHANI MEHANIČKI MODEL ATOMA POTENCIJAL VODONIKOVOG JEZGRA Atom vodoika može da se predstavi potecijalom jamom beskoače dubie koja se dobija rotacijom krive potecijale eergije U oko ose E koja prolazi kroz jezgro Negativa vredost potecijale eergije pokazuje da je u pitaju vezao staje Elektro koji se kreće po svojoj orbitali u atomu vodoika je eergetski zaroblje u kvatoj (potecijaloj) jami jezgra RADIJALNA ŠREDINGEROVA JEDNAČINA Ervi Šrediger kombiuje Hajzebergov pricip eodređeosti i De Brolijevu teoriju dualizma i postavlja svoju čuveu talasu jedačiu elektroa: ψ ψ ψ ψ ψ si + m e + + ctgθ E ψ r r r r θ θ θ ϕ πε r E. Scrodiger Šredigerova jedačia se rešava metodom polioma, pri čemu se iz uslova koačosti talasi fukcija alaze svojstvee eergije atoma vodoika E mz e,,,3,... ( πε ) TALASNA FUNKCIJA ZA ATOM VODONIKA Rešeja radijale Šredigerove jedačie za atom vodoika su ormirae talase fukcije staja, za koje je uvede termi ORBITALA, a koje zavise od tri kvata broja glavi kvati broj (,,3,...) l orbitali kvati broj (l,,,...,-) m mageti kvati broj (m-l,-l+,...,,...,l-,l) Za svaku vredost eergetskog ivoa postoji talasi fukcija orbitala, koje se dele u grupe prema vredostima l i čie eergetske podivoe. Svaki podivo sadrži toliko orbitala koliko ima vredosti m Orbitala opisuje kretaje elektroa u atomu, ali e određuje mesto elektroa, jer se elektro zamišlja kao oblak egativog aelektrisaja, čija je gustia ajveća u oblasti velike verovatoće alažeja elektroa Kvadrat talase f-je, ψ, predstavlja verovatoću alažeja elektroa u jediici zapremie, tj. ψ predstavlja gustiu elektroskog oblaka u određeom delu prostora Šredigerova jedačia određuje verovate položaje elektroa u atomu, a rešeja ove jedačie pokazuju da se elektro može alaziti a različitim mestima oko jezgra, s tim što je verovatoća da će se aći a jedom mestu veća, a a drugom maja Prema tome, talaso-meaički model atoma, elektrou e može pripisati tačo kružu putaju, može se govoriti samo o verovatoći alažeja elektroa u određeom delu prostora oko jezgra

5 * Odgovarajuć Odgovarajuće orbitale obelež obeležavaju se ozakama koje predstavljaju poč početa slova reč reči za liije u spektralim serijama s * Vredost glavog kvatog broja () određuje i zapremiu atomske orbitale u kojoj je verovatoć verovatoća alaž alažeja elektrelektroa ajveć ajveća l s ( sarp oštra ) l p ( pricipal - glava ) d ( diffuse -difuza) l3 f ( fudametal-osova) s l * Sa porastom raste i zaprezapremia atomske orbitale, a time i udaljeost elektroa od jezgra 3s s - orbitale p - orbitale d - orbitale f - orbitale g - orbitale FIZIČKI SMISAO BOROVIH ORBITA Verovatoća alažeja čestice a sferi poluprečika r je dw( r ) ψ (r ) dv r R (r ) dr Izlož Izložei prikaz atoma vodoika e sadrž sadrži podatke o relativestič relativestičkom efektu i o spiu elektroa Uključ Uključivaje ovi efekata u formiraje svojstvee fukcije staja i svojstvee eergije uradjeo je u Dirakovoj jedajedačii relativistič relativističke kvate meaike koja se mož može smatrati uopš uopštejem Šredigerove jedač jedačie 5