- De Broglie-atomimallin ominaispiirteet
- Davisson ja Germer kokeilevat
- rajoitukset
- Kiinnostavat artikkelit
- Viitteet
De Broglie atomi malli ehdotti Ranskan fyysikko Louis Broglien vuonna 1924. Hänen väitöskirjassaan Broglien puolusti Aaltohiukkasdualismi elektroneja, luoda perusta aalto mekaniikka. Broglie julkaisi tärkeät teoreettiset havainnot aineen aaltokorpussisällön luonteesta atomitasolla.
Myöhemmin, tutkijat Clinton Davisson ja Lester Germer osoittivat kokeellisesti de Broglie'n lausunnot vuonna 1927. De Broglie'n elektroniaaltoteoria perustuu Einsteinin ehdotukseen valon aallonominaisuuksista lyhyillä aallonpituuksilla.
Broglie ilmoitti mahdollisuudesta, että aineella oli samanlainen käyttäytyminen kuin valolla, ja ehdotti samanlaisia ominaisuuksia alaatomisissa hiukkasissa, kuten elektroneissa.
Sähkövaraukset ja kiertoradat rajoittavat elektronien kuvaaman aallon amplitudia, pituutta ja taajuutta. Broglie selitti elektronien liikkumisen atomin ytimen ympärillä.
De Broglie-atomimallin ominaispiirteet
Broglie kehitti ehdotuksensa kehittämiseksi periaatteesta, että elektroneilla oli kaksoisluonne aallon ja hiukkasten välillä, samanlainen kuin valolla.
Tässä mielessä Broglie teki samanlaisen vaikutelman molempien ilmiöiden välillä ja perustui Einsteinin kehittämiin yhtälöihin valon aallonluonteen tutkimiseksi seuraavaa:
- yhteensä fotonin energia, ja näin ollen, kokonaisenergia elektronin, tulokset tuote taajuudesta ja Planckin vakio (6,62606957 (29) x 10 -34 Jules x sekuntia), kuten on esitetty yksityiskohtaisesti seuraavassa lausekkeessa:
Tässä ilmaisussa:
E = elektronin energia.
h = lankun vakio.
f = aallon taajuus.
- Fotonin ja siten elektronin lineaarinen momentti on käänteisesti verrannollinen aallonpituuteen, ja molemmat voimakkuudet ovat suhteessa Plankin vakioon:
Tässä ilmaisussa:
p = elektronin vauhti.
h = lankun vakio.
λ = aallonpituus.
- Lineaarinen momentti on hiukkasen massan ja nopeuden, joka hiukkasella on siirtymisen aikana, tulos.
Jos yllä oleva matemaattinen lauseke rakennetaan uudelleen aallonpituuden funktiona, meillä on seuraavat:
Tässä ilmaisussa:
λ = aallonpituus.
h = lankun vakio.
m = elektronin massa.
v = elektronin nopeus.
Koska h, Plankin vakiona, on pieni arvo, samoin on aallonpituus λ. Tämän seurauksena on mahdollista todeta, että elektronin aalto-ominaisuudet esiintyvät vain atomi- ja subatomiatasoilla.
- Broglie perustuu myös Bohrin atomimallin postulaateihin. Viimeksi mainitun mukaan elektronien kiertoradat ovat rajoitetut ja voivat olla vain kokonaislukujen kerrannaisia. Niin:
Missä:
λ = aallonpituus.
h = lankun vakio.
m = elektronin massa.
v = elektronin nopeus.
r = kiertoradan säde.
n = kokonaisluku.
Bohrin atomimallin mukaan, jonka Broglie perusti perusteeksi, jos elektronit käyttäytyvät seisovien aaltojen tavoin, sallitut kiertoradat ovat vain ne, joiden säde on yhtä suuri kuin kokonaislukukerroin aallonpituudesta λ.
Siksi kaikki kiertoradat eivät täytä tarvittavia parametreja, jotta elektroni voi liikkua niiden läpi. Siksi elektronit voivat liikkua vain tietyillä kiertoradalla.
De Broglie -elektroni-aalto-teoria perustella Bohrin atomimallin onnistumista selittämällä vetyatomin yksittäisen elektronin käyttäytymistä.
Samoin se valaisee myös, miksi tämä malli ei sovi monimutkaisempiin järjestelmiin, toisin sanoen atomiin, joissa on useampi kuin yksi elektron.
Davisson ja Germer kokeilevat
De Broglie-atomimallin kokeellinen todentaminen tapahtui 3 vuotta sen julkaisemisen jälkeen, vuonna 1927.
Amerikan johtavat fyysikot Clinton J. Davisson ja Lester Germer vahvistivat kokeellisesti aaltomekaniikan teorian.
Davisson ja Germer suorittivat elektronisäteen sirontatestejä nikkelikideiden läpi ja havaitsivat diffraktiota metallisen väliaineen läpi.
Suoritettu koe koostui seuraavan menettelyn suorittamisesta:
- Ensinnäkin asetettiin elektronisädekokoonpano, jolla oli tunnettu alkuenergia.
- Jännitelähde asennettiin nopeuttamaan elektronien liikettä potentiaalieroa lisäämällä.
- Elektronisuihkun virtaus oli suunnattu kohti metallikiteitä; tässä tapauksessa nikkeli.
- Niiden elektronien lukumäärä, jotka vaikuttivat nikkelkiteeseen, mitattiin.
Kokeilun lopussa Davisson ja Germer havaitsivat, että elektronit olivat hajallaan eri suuntiin.
Toistamalla kokeilun käyttäen eri suuntaisia metallikiteitä, tutkijat havaitsivat seuraavan:
- Elektronisuihkun sironta metallikiteen läpi oli verrattavissa häiriöiden ja valonsäteiden diffraktion ilmiöön.
- Elektronien heijastus iskukiteessä kuvasi suuntausta, jonka teoreettisesti sen tulisi kuvata de Broglie-elektroni-aaltoteorian mukaan.
Lyhyesti sanottuna, Davisson ja Germer kokeiluvat kokeellisesti elektronien kaksoisaaltohiukkasluonteen.
rajoitukset
De Broglie-atomimalli ei ennusta elektronin tarkkaa sijaintia kiertoradalla, jossa se kulkee.
Tässä mallissa elektronit havaitaan aaltoina, jotka liikkuvat koko kiertoradalla ilman tiettyä sijaintia, jolloin elektronisen kiertoradan käsite otetaan käyttöön.
Lisäksi de Broglie-atomimalli, joka on analoginen Schrödinger-mallin kanssa, ei ota huomioon elektronien pyörimistä saman akselinsa (spin) ympäri.
Kun jätetään huomioimatta elektronien luontainen kulmaliike, näiden subatomisten hiukkasten alueelliset variaatiot jätetään huomiotta.
Tässä mallissa ei myöskään oteta huomioon nopeiden elektronien käyttäytymisen muutoksia relativististen vaikutusten seurauksena.
Kiinnostavat artikkelit
Schrödingerin atomimalli.
Chadwickin atomimalli.
Heisenbergin atomimalli.
Perrinin atomimalli.
Thomsonin atomimalli.
Daltonin atomimalli.
Dirac Jordan-atomimalli.
Democrituksen atomimalli.
Bohrin atomimalli.
Viitteet
- Bohrin kvanttiteoria ja De Broglie Waves (toinen). Palautettu: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - elämäkerta (1929). © Nobel-säätiö. Palautettu osoitteesta: nobelprize.org
- Louis-Victor de Broglie (toinen). Palautettu: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Elpynyt: britannica.com
- De Broglie-atomimalli. Kansallinen etäopetuksen yliopisto. Espanja. Palautettu: ocw.innova.uned.es
- Aineen aallot kirjoittanut Louis De Broglie (nd). Palautettu: hiru.eus
- Von Pamel, O., ja Marchisio, S. (toinen). Kvanttimekaniikka. Rosarion kansallinen yliopisto. Palautettu: fceia.unr.edu.ar