बोर मॉडल

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केक हाइड्रोजन परमाणु का मॉडल (Z = 1) या हाइड्रोजन की तरह आयन (Z > 1), जहां नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन एक परमाणु खोल तक ही सीमित हैं, एक छोटे, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए परमाणु नाभिक को घेरते हैं और जहां एक इलेक्ट्रॉन कक्षाओं के बीच कूदता है, एक उत्सर्जित या अवशोषित मात्रा के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंग (एच एंड एनयू;) के साथ होता है। जिन कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन यात्रा कर सकता है, उन्हें ग्रे सर्कल के रूप में दिखाया जाता है;उनकी त्रिज्या n के रूप में बढ़ती है² , जहां n प्रमुख क्वांटम संख्या है। 3 → 2 }} यहाँ चित्रित संक्रमण बाल्मर श्रृंखला की पहली पंक्ति का उत्पादन करता है, और हाइड्रोजन के लिए (Z = 1) यह तरंग दैर्ध्य 656 & nbsp; नैनोमीटर (लाल बत्ती) का एक फोटॉन होता है।

परमाणु भौतिकी 1913 में नील्स बोहर और अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा प्रस्तुत बोहर मॉडल या रदरफोर्ड -बोहर मॉडल,ऐसी प्रणाली है जिसमें एक छोटा, घना नाभिक होता है, जो इलेक्ट्रॉनों की परिक्रमा करने से लेकर सौर प्रणाली की संरचना के साथ घिरा हुआ है - , लेकिन आकर्षण के साथ, गुरुत्वाकर्षण के स्थान पर विद्युत बल द्वारा प्रदान किया गया। यह सोलर मंडल जोसेफ लार्मोर मॉडल (1897), सौर परिवार जीन पेरिन मॉडल (1901) के बाद आया, [[क्यूबिकल एटम]] (1902), द हाफ -टारो नागाओका सैटर्नियन मॉडल (1904), द प्लम पुडिंग मॉडल (1904), क्वांटम आर्थर हास मॉडल (1910), द रदरफोर्ड मॉडल (1911), और न्यूक्लियर क्वांटम जॉन विलियम निकोलसन मॉडल (1912)।1911 के रदरफोर्ड मॉडल में सुधार मुख्य रूप से हास और निकोलसन द्वारा शुरू की गई नई भौतिक भौतिक व्याख्या से संबंधित है, लेकिन शास्त्रीय भौतिकी विकिरण के साथ संरेखित करने के किसी भी प्रयास को छोड़ दिया।

मॉडल की प्रमुख सफलता परमाणु हाइड्रोजन के स्पेक्ट्रल हाइड्रोजन वर्णक्रमीय श्रृंखला के लिए Rydburg फॉर्मूला की व्याख्या करने में निहित है।जबकि Rydberg फॉर्मूला को प्रयोगात्मक रूप से जाना जाता था, यह बोह्र मॉडल पेश होने तक एक सैद्धांतिक अंडरपिनिंग हासिल नहीं करता था।न केवल बोह्र मॉडल ने राइडबर्ग फॉर्मूला की संरचना के कारणों की व्याख्या की, इसने मौलिक भौतिक स्थिरांक के लिए एक औचित्य भी प्रदान किया जो सूत्र के अनुभवजन्य परिणामों को बनाते हैं।

BOHR मॉडल परमाणु कक्षीय मॉडल की तुलना में हाइड्रोजन परमाणु का एक अपेक्षाकृत आदिम मॉडल है।एक सिद्धांत के रूप में, इसे सन्निकटन#प्रथम-क्रम के आदेशों के रूप में प्राप्त किया जा सकता है। हाइड्रोजन परमाणु के पहले-क्रम सन्निकटन को व्यापक और बहुत अधिक सटीक क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग करके और इस तरह एक अप्रचलित वैज्ञानिक सिद्धांत माना जा सकता है।हालांकि, इसकी सादगी के कारण, और चयनित प्रणालियों के लिए इसके सही परिणाम (आवेदन के लिए नीचे देखें), BOHR मॉडल को अभी भी आमतौर पर छात्रों को क्वांटम यांत्रिकी या ऊर्जा स्तर#ऊर्जा स्तर के आरेखों से परिचित कराने के लिए सिखाया जाता है, लेकिन अधिक सटीक पर जाने से पहले, लेकिनअधिक जटिल, रासायनिक संयोजन शेल एटम।एक संबंधित क्वांटम मॉडल मूल रूप से 1910 में आर्थर एरिच हास द्वारा प्रस्तावित किया गया था, लेकिन 1911 सोल्वे कांग्रेस तक खारिज कर दिया गया था, जहां इस पर पूरी तरह से चर्चा की गई थी। प्लैंक#ब्लैक-बॉडी विकिरण के बीच की अवधि का क्वांटम सिद्धांत | प्लैंक की क्वांटम (1900) की खोज और एक परिपक्व क्वांटम यांत्रिकी (1925) के आगमन को अक्सर पुराने क्वांटम सिद्धांत के रूप में संदर्भित किया जाता है।

मूल

File:Atome bohr couches electroniques KLM.svg

1921 में बोहर मॉडल 1913 मॉडल के सोमरफेल्ड विस्तार के बाद एक्स-रे नोटेशन में लेबल किए गए गोले के साथ प्रति शेल अधिकतम इलेक्ट्रॉनों को दिखाते हुए

20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, गीगर -मार्सडेन प्रयोग ने स्थापित किया कि परमाणुओं में एक छोटे, घने, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए परमाणु नाभिक के आसपास नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों के एक फैलाना बादल शामिल थे। इस प्रयोगात्मक आंकड़ों को देखते हुए, रदरफोर्ड ने स्वाभाविक रूप से परमाणु के एक ग्रह मॉडल, 1911 के रदरफोर्ड मॉडल पर विचार किया। इसमें एक सौर नाभिक की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉनों थे, लेकिन इसमें एक तकनीकी कठिनाई शामिल थी: शास्त्रीय यांत्रिकी के नियम (यानी लार्मोर फॉर्मूला) का अनुमान है कि इलेक्ट्रॉनएक नाभिक की परिक्रमा करते हुए विद्युत चुम्बकीय विकिरण जारी करेगा।क्योंकि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खो देगा, यह तेजी से सर्पिल अंदर की ओर होगा, लगभग 16 पीकोसैकन्ड के समय पर नाभिक में गिर जाएगा। रदरफोर्ड का एटम मॉडल विनाशकारी है क्योंकि यह भविष्यवाणी करता है कि सभी परमाणु अस्थिर हैं। इसके अलावा, जैसा कि इलेक्ट्रॉन सर्पिल अंदर की ओर, उत्सर्जन तेजी से आवृत्ति में बढ़ेगा, कक्षीय अवधि कम होने के कारण, एक निरंतर स्पेक्ट्रम के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण के परिणामस्वरूप।हालांकि, बिजली के निर्वहन के साथ 19 वीं सदी के अंत के प्रयोगों से पता चला था कि परमाणु कुछ असतत आवृत्तियों पर केवल प्रकाश (यानी, विद्युत चुम्बकीय विकिरण) का उत्सर्जन करेंगे।बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, यह उम्मीद की गई थी कि परमाणु वर्णक्रमीय लाइनों के लिए जिम्मेदार होगा।1897 में, लॉर्ड रेलेघ ने समस्या का विश्लेषण किया।1906 तक, रेलेघ ने कहा, "स्पेक्ट्रम में देखी गई आवृत्तियों को सामान्य अर्थों में अशांति या दोलन की आवृत्तियों की आवृत्तियाँ नहीं हो सकती हैं, बल्कि स्थिरता की स्थितियों द्वारा निर्धारित परमाणु के मूल संविधान का एक अनिवार्य हिस्सा बन सकते हैं।"

बोहर के परमाणु की रूपरेखा 1911 में विकिरण और क्वांटा के विषय पर पहले सोलवे सम्मेलन की कार्यवाही के दौरान आई थी, जिस पर बोहर के संरक्षक, रदरफोर्ड मौजूद थे।मैक्स प्लैंक का व्याख्यान इस टिप्पणी के साथ समाप्त हो गया: "... आणविक बंधन के अधीन परमाणु या इलेक्ट्रॉन क्वांटम सिद्धांत के नियमों का पालन करेंगे"। प्लैंक के व्याख्यान की चर्चा में हेंड्रिक लोरेंट्ज़ ने आर्थर एरिच हास द्वारा विकसित परमाणु मॉडल के आसपास चर्चा के एक महान हिस्से के साथ थॉमसन के मॉडल पर आधारित परमाणु की रचना का सवाल उठाया।लोरेंट्ज़ ने बताया कि प्लैंक के स्थिरांक को परमाणुओं के आकार का निर्धारण करने के रूप में लिया जा सकता है, या कि परमाणुओं के आकार को प्लैंक के स्थिरांक को निर्धारित करने के लिए लिया जा सकता है। लोरेंट्ज़ ने विकिरण के उत्सर्जन और अवशोषण के बारे में टिप्पणियों को शामिल किया, जिसमें कहा गया था कि "एक स्थिर स्थिति स्थापित की जाएगी जिसमें उनके क्षेत्रों में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या उन्हें छोड़ने वालों की संख्या के बराबर है।" परमाणुओं के बीच ऊर्जा के अंतर को विनियमित करने की चर्चा में, मैक्स प्लैंक ने केवल कहा: "बिचौलिया इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं।" चर्चाओं ने क्वांटम सिद्धांत की आवश्यकता को परमाणु में शामिल करने की आवश्यकता और एक परमाणु सिद्धांत में कठिनाइयों को रेखांकित किया।प्लैंक ने अपनी बात में स्पष्ट रूप से कहा: “एक थरथरानवाला [अणु या परमाणु] के लिए समीकरण के अनुसार विकिरण प्रदान करने में सक्षम होने के लिए, इसके संचालन के कानूनों में पेश करना आवश्यक है, जैसा कि हमने शुरुआत में पहले ही कहा है इस रिपोर्ट में, एक विशेष भौतिक परिकल्पना, जो एक मौलिक बिंदु पर, शास्त्रीय यांत्रिकी के साथ विरोधाभास में, स्पष्ट रूप से या स्पष्ट रूप से है। ” अपने परमाणु मॉडल पर बोहर का पहला पेपर प्लैंक को शब्द के लिए लगभग शब्द देता है, यह कहते हुए: “इलेक्ट्रॉनों की गति के नियमों में जो कुछ भी परिवर्तन हो सकता है, यह आवश्यक लगता है कि कानूनों में शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स के लिए एक मात्रा में विदेशी, मैं पेश करना आवश्यक है, मैं।इ।प्लैंक का स्थिरांक, या जैसा कि इसे अक्सर कार्रवाई का प्राथमिक क्वांटम कहा जाता है। ”पृष्ठ के निचले भाग में बोह्र का फुटनोट 1911 सोल्वे कांग्रेस के फ्रांसीसी अनुवाद के लिए है, यह साबित करते हुए कि उन्होंने अपने मॉडल को सीधे कार्यवाही और मौलिक सिद्धांतों पर प्लैंक, लोरेंट्ज़, और परमाणु के मात्रात्मक आर्थर हास मॉडल पर पैटर्न किया, जिसका उल्लेख सत्रह से किया गया था।टाइम्स। लोरेंत्ज़ ने आइंस्टीन की बात की चर्चा को समाप्त कर दिया: “यह धारणा कि यह ऊर्जा कई होनी चाहिए $h\nu$ निम्नलिखित सूत्र की ओर जाता है, जहां $n$ एक पूर्णांक है: $qv^{2}=nh\nu$। " रदरफोर्ड ने इन बिंदुओं को बोह्र को रेखांकित किया हो सकता है या उन्हें कार्यवाही की एक प्रति दी क्योंकि उन्होंने उनसे उद्धृत किया और उन्हें एक संदर्भ के रूप में इस्तेमाल किया। बाद के एक साक्षात्कार में, बोहर ने कहा कि सोल्वे कांग्रेस के बारे में रदरफोर्ड की टिप्पणी को सुनना बहुत दिलचस्प था। लेकिन बोहर ने कहा, "मैंने सोलवे कांग्रेस की वास्तविक रिपोर्ट देखी"। फिर 1912 में, बोहर ने एटम मॉडल के जॉन विलियम निकोलसन सिद्धांत के पार आया, जिसने एच/2 के रूप में कोणीय गति को निर्धारित कियाπ।नेचर मैगज़ीन में बोहर एटम के एक शताब्दी समारोह के अनुसार, यह निकोलसन था जिसने पता लगाया था कि इलेक्ट्रॉन वर्णक्रमीय रेखाओं को विकीर्ण करते हैं क्योंकि वे नाभिक की ओर उतरते हैं और उनका सिद्धांत दोनों परमाणु और क्वांटम था। नील्स बोहर ने उन्हें अपने 1913 में परमाणु के बोहर मॉडल के पेपर में उद्धृत किया।बोह्र के मॉडल पर निकोलसन के परमाणु क्वांटम परमाणु मॉडल के काम के महत्व पर कई इतिहासकारों द्वारा जोर दिया गया है। इसके बाद, बोह्र को उनके दोस्त, हंस हैनसेन ने बताया था कि बाल्मर श्रृंखला की गणना 1885 में जोहान बाल्मर द्वारा खोजे गए एक अनुभवजन्य समीकरण, बाल्मर फॉर्मूला का उपयोग करके की जाती है, जिसमें हाइड्रोजन की कुछ वर्णक्रमीय लाइनों के तरंग दैर्ध्य का वर्णन किया गया था। यह 1888 में जोहान्स रिडबर्ग द्वारा सामान्यीकृत किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप अब रिडबर्ग फॉर्मूला के रूप में जाना जाता है। इसके बाद, बोहर ने घोषणा की, "सब कुछ स्पष्ट हो गया"।

रदरफोर्ड के परमाणु की समस्याओं को दूर करने के लिए, 1913 में नील्स बोहर ने तीन पोस्टुलेट्स को अपने मॉडल के अधिकांश को आगे बढ़ाया:

1. इलेक्ट्रॉन किसी भी ऊर्जा को विकिरण किए बिना नाभिक के चारों ओर कुछ स्थिर कक्षाओं में घूमने में सक्षम है, जो शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीयवाद का सुझाव देता है।इन स्थिर कक्षाओं को स्थिर कक्षाओं कहा जाता है और नाभिक से कुछ असतत दूरी पर प्राप्त किया जाता है।इलेक्ट्रॉन में असतत लोगों के बीच कोई अन्य कक्षा नहीं हो सकती है।
2. स्थिर कक्षाओं को दूरी पर प्राप्त किया जाता है जिसके लिए घूमने वाले इलेक्ट्रॉन की कोणीय गति कम प्लैंक स्थिरांक का एक पूर्णांक है: $m_{\mathrm {e} }vr=n\hbar$, जहां n = 1, 2, 3, ... को प्रिंसिपल क्वांटम नंबर कहा जाता है, और ħ = h/2π।N का सबसे कम मूल्य 1 है;यह 0.0529 & nbsp का सबसे छोटा संभव कक्षीय त्रिज्या देता है;एक बार एक इलेक्ट्रॉन इस सबसे कम कक्षा में है, यह नाभिक के करीब नहीं पहुंच सकता है।बोहर के रूप में कोणीय गति क्वांटम नियम से शुरू किया गया था, जो पहले निकोलसन द्वारा अपने 1912 के पेपर में दिया गया है,बोह्रहाइड्रोजन परमाणु और अन्य #shell मॉडल (भारी परमाणु) के #Electron ऊर्जा स्तरों की गणना करने में सक्षम था। हाइड्रोजन जैसे परमाणु और आयनों।ये कक्षाएं निश्चित ऊर्जा से जुड़ी होती हैं और उन्हें ऊर्जा गोले या ऊर्जा स्तर भी कहा जाता है।इन कक्षाओं में, इलेक्ट्रॉन के त्वरण के परिणामस्वरूप विकिरण और ऊर्जा हानि नहीं होती है।एक परमाणु का बोहर मॉडल प्लैंक के क्वांटम सिद्धांत के विकिरण पर आधारित था।
3. इलेक्ट्रॉन केवल एक अनुमत कक्षा से दूसरे में कूदकर ऊर्जा खो सकते हैं और ऊर्जा खो सकते हैं, प्लैंक संबंध के अनुसार स्तरों के ऊर्जा अंतर द्वारा निर्धारित आवृत्ति ν के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित या उत्सर्जित कर सकते हैं: $\Delta E=E_{2}-E_{1}=h\nu$, जहां एच प्लैंक का स्थिरांक है।

अन्य बिंदु हैं:

1. प्रकाश विद्युत प्रभाव के आइंस्टीन के सिद्धांत की तरह, बोह्र का सूत्र मानता है कि क्वांटम कूद के दौरान ऊर्जा की एक असतत मात्रा विकिरणित होती है।हालांकि, आइंस्टीन के विपरीत, बोह्र विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के शास्त्रीय मैक्सवेल के समीकरणों से चिपक गया।विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के परिमाणीकरण को परमाणु ऊर्जा स्तरों की विवेकाधीन द्वारा समझाया गया था;बोहर फोटोन के अस्तित्व में विश्वास नहीं करता था।
2. मैक्सवेल सिद्धांत के अनुसार शास्त्रीय विकिरण की आवृत्ति ν रोटेशन आवृत्ति ν के बराबर है_rot इस आवृत्ति के पूर्णांक गुणकों में हार्मोनिक्स के साथ, इसकी कक्षा में इलेक्ट्रॉन की।यह परिणाम ऊर्जा के स्तर ई के बीच कूदने के लिए BOHR मॉडल से प्राप्त किया जाता है_n और ई_n−k जब k n से बहुत छोटा होता है।ये जंप ऑर्बिट एन के के-वें हार्मोनिक की आवृत्ति को पुन: पेश करते हैं।N (तथाकथित Rydberg राज्यों) के पर्याप्त बड़े मूल्यों के लिए, उत्सर्जन प्रक्रिया में शामिल दो कक्षाओं में लगभग एक ही रोटेशन आवृत्ति होती है, ताकि शास्त्रीय कक्षीय आवृत्ति अस्पष्ट न हो।लेकिन छोटे n (या बड़े k) के लिए, विकिरण आवृत्ति में कोई अस्पष्ट शास्त्रीय व्याख्या नहीं है।यह पत्राचार सिद्धांत के जन्म को चिह्नित करता है, जिसमें क्वांटम सिद्धांत को केवल बड़े क्वांटम संख्याओं की सीमा में शास्त्रीय सिद्धांत से सहमत होने की आवश्यकता होती है।
3. BKS थ्योरी | Bohr -Kramers -Slater थ्योरी (BKS थ्योरी) BOHR मॉडल का विस्तार करने का एक असफल प्रयास है, जो क्वांटम जंप में ऊर्जा और रैखिक गति के संरक्षण के संरक्षण का उल्लंघन करता है, केवल संरक्षण कानूनों के साथ केवल औसतन पकड़।

बोहर की स्थिति, कि कोणीय गति एक पूर्णांक है, को बाद में 1924 में ब्रोगली की द्वारा एक स्थायी लहर की स्थिति के रूप में फिर से व्याख्या किया गया था: इलेक्ट्रॉन को एक लहर द्वारा वर्णित किया गया है और इलेक्ट्रॉन की कक्षा की परिधि के साथ तरंग दैर्ध्य की एक पूरी संख्या में फिट होना चाहिए:

$n\lambda =2\pi r.$

डी ब्रोगली की परिकल्पना के अनुसार, इलेक्ट्रॉन जैसे पदार्थ कणों को पदार्थ तरंग के रूप में व्यवहार करते हैं।विकीवर्सिटी: डी ब्रोगली वेवलेंथ ऑफ ए इलेक्ट्रॉन है

$\lambda ={\frac {h}{mv}},$

जिसका अर्थ है कि

${\frac {nh}{mv}}=2\pi r,$

या

${\frac {nh}{2\pi }}=mvr,$

कहाँ $mvr$ परिक्रमा इलेक्ट्रॉन की कोणीय गति है।लिखना $\ell$ इस कोणीय गति क�