Final questions 2022 (1)

Question 1

Niels Bohr ‘‘Αφετηρία μου ήταν μάλλον η σταθερότητα της ύλης. Ένα καθαρό θαύμα, αν το δει κανείς από την σκοπιά της Κλασικής Φυσικής.’’
Στις επιστήμες, θαύματα δεν υπάρχουν.’‘Κλασικό’’ άτομο δεν είναι δυνατόν να υπάρξει. Επιτυχίες κι αποτυχίες του μοντέλου Bohr για το άτομο του υδρογόνου (1H).

Answer 1

-Το ηλεκτρόνιο ως φορτισμένο σωματίδιο έλκεται από τον πυρήνα. Άρα θα έπρεπε να εκτελεί επιταχυνόμενη κίνηση και να χάνει ενέργεια μέσω εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Σύμφωνα με την Κλασική Φυσική, στη τελική, θα ήταν αναπόφευκτη η σπειροειδής πτώση του, στον πυρήνα σε χρόνους τάξης 10-10 s.
Δεν μπορει να ερμηνευτεί η σταθερότητα του ατόμου.
-Ακόμα και χωρίς εκπομπή ακτινοβολίας τα κλασικά άτομα θα ήταν ασταθείς κατασκευές, λόγω των κρούσεων τους (10^9 s-1) με άλλα άτομα. Οι κρούσεις θα προκαλούσαν διαρκή μεταβολή των ηλεκτρονιακών τροχιών με αποτέλεσμα κανένα άτομο να μην έχει σταθερή δομή/μορφή. Συμπέρασμα:
Στο πλαίσιο της Κλασικής Φυσικής, η ιδέα για τα άτομα με σταθερή φυσικοχημική συμπεριφορά(βασική προϋπόθεση για την ύπαρξη μας) είναι αδύνατη.
_________________________________________________________
Τα ηλεκτρόνια στα ελεύθερα άτομα μπορούν να βρεθούν μόνο σε διακριτές ενεργειακές καταστάσεις. Αυτές οι καθορισμένες ενεργειακές καταστάσεις σχετίζονται με τις τροχιές των ηλεκτρονίων στο άτομο, όπως αυτό του υδρογόνου.
Μία συνέπεια αυτών των διακριτοποιημένων ενεργειακών καταστάσεων είναι ότι όταν e- μεταπηδούν από υψηλότερα επίπεδα σε χαμηλότερα, καθώς παράγουν το φάσμα του υδρογόνου, επιτρέπονται μόνο συγκεκριμένες ενέργειες φωτονίων.
Το μοντέλο του Bohr προέβλεψε με επιτυχία τις ενέργειες του ατόμου του υδρογόνου, (απόλυτη συμφωνία της θεωρητικής τιμής της ενέργειας ιονισμού με την πειραματική τιμή των -13.6 eV), αλλά είχε αποτυχίες οι οποίες διορθώθηκαν μέσω της λύσης της εξίσωσης του Schrödinger, για το άτομο του υδρογόνου.
——————————————————————————–
Αποτυχίες
-Απέτυχε να ερμηνεύσει γιατί κάποιες φασματικές γραμμές είναι πιο έντονες από τις άλλες.
->Δεν υπάρχει μηχανισμός υπολογισμού της πιθανότητας μετάβασης.
->Το μοντέλο του Bohr χειρίζεται το ηλεκτρόνιο ως μινιατούρα πλανήτη με καθορισμένη τροχιά και ορμή. Αυτό έρχεται σε πλήρη αντίθεση με την αρχή της απροσδιοριστίας H, η οποία δηλώνει αδυναμία ταυτόχρονου προσδιορισμού θέσης και ορμής.
->Το μοντέλο του Bohr ερμηνεύει το φάσμα γραμμών του ατόμου του υδρογόνου, αλλά όχι άλλων ατόμων, παρά μόνο προσεγγιστικά.
->Ο Bohr απέφυγε το πρόβλημα της πτώσης του αρνητικά φορτισμένου ηλεκτρονίου στον θετικά φορτισμένο πυρήνα, απλά υποθέτοντας ότι δεν θα συμβεί
Επιτυχίες/ιδέες
->Τα ηλεκτρόνια υπάρχουν μόνο σε διακριτά ενεργειακά επίπεδα.
->Η διαδικασία μετάβασης του ηλεκτρονίου, από το ένα επίπεδο στο άλλο, απαιτεί ενεργειακή αλλαγή, είτε ως πρόσληψη ενέργειας, είτε ως αποβολή.