تاریخچه
نیلس بور (Niels Bohr)، 85-1962 فیزیكدان نظری دانماركی، مدیر موسسه فیزیك نظری (حالا موسسه نیلس پور) در كپنهاك). مطالعات خود را در انگلستان تحت نظر ج.ج. تامسون و رادرفورد به انجام رسانید. پس از تدوین نظریه قدیمی» ساختار اتم خود كه به همین اعتبار در سال 1922 جایزه نوبل دریافت كرد، نقش پیشاهنگ در پیشبرد و تفسیر و تعبیر نظریه كوانتومی جدید» كه بر پایه مكانیك موجی استوار است، بازی كرد. بعداً توجه بور به فیزیك هسته ای معطوف شد، كه در این حوزه سهم خود را با ارائه مدل قطره ای هسته، مدل مركب مربوط به واكنشهای هسته ای، و همراه با آ. ویلر، نخستین تحلیل نظری از فرایند شكافت هسته ای، ادا كرد. وی در بنیانگذاری مركز اروپایی تحقیقات هسته ای (سرن) بسیار موثر بود. پس از مرگ بور، پسرش ایگ نیلس بور(1922-) به عنوان سرپرست موسسه نیلس بور جانشین وی شد، و در سال 1975 (همراه بك بن موتلسون ، 1926 – ، و جیمز رین واتر، 1917-)، به خاطر كار در زمینه ساختار هسته، موفق به دریافت جایزه نوبل شد.
این اصل موضوع با اندكی اصلاحات ویرایشی، از خلاصه نهایی سه مقاله بور در:
(1913) 857-479-1-26.Mag.Phil برگرفته شده است. در مقاله اول از این مجموعه مقالات، بور ابتدا كوانتش انرژی را با استدلال نسبتاً مغشوشی در خصوص بسامد تابیده شده هنگامی كه الكترون كه در ابتدا نامقید است و سپس در یك مدار مقید قرار می گیرد، استنتاج می كند؛ كوانتش تكانه زاویه ای فقط به صورت یك چاره اندیشی جلوه گر می شود.
نی بوهر- متولد 7 اكتبر 85، كپنهاگ و فیلتر هنریك دیوید بوهر كه اولین كسی بود كه تئوری كوآنتومی ارائه كرد، كه انرژی محدود است از یك سیستم به میزان فاصله ای خاص، و مشكل ساختار اتمی و مولكولی برای این كار او جایزه نوبل فیزیك را در 1922 دریافت كرد. او به اصطلاح تئوری بوهر در مورد اتم و مدل مایع را هسته اتم را گسترش داد.
Chaptery:
دیدیم كه فیزیك كوآنتومی به انرژی تابشی الكترومغناطیسی می پردازد – كه به آن نور گفته میشود.
اما در آغاز ما گفتیم كه فیزیك كوانتومی به ما می گوید كه اجسام ماده توسط فیزیك كوانتومی توصیف می شود پس ماده چیست؟ از قضا نی بوهر از قضا ماده است. بوهر یك فیزیكدانی بود كه والدینش هر دو دانشمند بودند. ظاهراً نی جوان در جوی مطلوب برای علم رشد یافته بود. او دكترایش را در 1911 از دانشگاه كپنهاگ دریافت كرد.
توضیحی درباره این نظریه و مدلهای اتمی دیگر
بنابر فیزیك كلاسیك، اتم هسته ای را در فورد، دچار یك عدم پایداری جدی است. از آنجا كه الكترونهای منفی تحت تاثیر ربایش الكتریكی هسته مثبت قرار دارند، نمی توانند در فاصله ای معین از هسته در حالت سكون باقی بمانند؛ بلكه باید در مداری حول هسته بگردند، شبیه گردش شتابدار امواج الكترومغناطیسی تابیش می كند و به این وسیله انرژی از دست میدهد. یك محاسبه ساده نشان میدهد كه به عنوان پیامدی از این اتلاف انرژی، الكترونی كه هسته، مثلاً یك اتم هیدروژن را دور می زند با حركتی مارپیچی به دورن اتم میرود و در مدتی كمتر s10-10به هسته برخورد می كند. یعنی، اتم ناپایدار است، تقریباً فوراً می رمید. به علاوه در داخل این فرایند رمبش، همراه با هر چه سریعتر شدن سرعت چرخش الكترون به دور هسته، برخورد میكند. یعنی ، اتم ناپایدار است، تقریباً فوراً می رمبد. به علاوه، در خلال این فرایند رمبش، همراه با هر چه سریعتر شدن سرعت چرخش الكترون به دور هسته، فورانی از امواج الكترومغناطیسی با بسامدی پیوسته افزاینده (شبیه صدای جیغ مانند و تیز» آلات موسیقی) گسیل میدارد. این تصویر با حقایق در تعارض شدیدی است: اتمهای هیدروژن بسیار پایدارند، اصلا گرایشی به رمبیدن ندارند؛ و وقتی تابش گسیل می دارند، طیف آنها دارای یك دسته بسامد گسسته است، نه گستره پیوسته ای از بسامدها.
در سال 1913 نیلس بورگام جسورانه ای را درجهت حل این مشكلات برداشت. وی پیشنهاد كرد كه مدارها و انرژیهای اتم هیدروژن كوانتیده اند، یعنی فقط مدارها و انرژیهای گسسته معینی مجازند. این كوانتش حاكی از آن است كه قوانین مكانیك كلاسیك و الكترومغناطیس كلاسیك در مقیاس و سطح اتمی غیر قابل كاربردند، و قوانین نوینی باید به جای آنها بنشیند، یا تكمیلشان كنند، بور این قوانین جدید مكانیك اتمی را به قرار زیر خلاصه كرد.
با نگاه كردن به ابتدای زندگی علمی نی بوهر كه "تئوری اتمی" ماده – كه گفته می شود ماده از اتمهای ریز تشكیل شده است كه از حاشیه به قلب فیزیك درزمان بسیار كوتاهی وارد شد. پایان نامه دكترای بوهر ضعف فیزیك كلاسیك برای شرح رفتار ماده در تراز اتم پرداخته بود.
در قرن 19 و فیزیكدانانی كه ب ارزش تئوری اتمی پی برده بودند، نظرشان در مورد اتم به عنوان یك خرده جزء غیر قابل تقسیم و غیر قابل مشاهده از ماده و كوچكترین واحد ممكن كه ماده می توانست به آن تفكیك شود. در آزمایشات به تاثیر نورابرقی پرداختند، در طول دیگر مشاهده است، به جرئت پیشنهاد كردند كه اتم دارای ساختار داخلی است، از آن زمان به بعد ذرات كه الكترون نامیده نشدند، از آنها خارج شدند.
مدل را در خورد و نقطه ضعفهای آن
مدلی از اتم بوسیله یك فیزیكدان انگلیسی ارنست رادرفورد در 1911 توصیف شد، و آن به عنوان مدل سیستم خورشیدی شناخته شد. آن بسیاری ساده است، و هنوز برای تدریس

ساختار اتمی ابتدایی به دانش آموزان استفاده می شود.

یك اتم شامل یك هسته مركزی است. این هسته دارای بارهای مثبت، پروتون، و بدون بار الكتریكی نوترون است.

الكترونها با بار منفی اطراف هسته در مدار معین در حال چرخیدن هستند.

خود مدارها می توانند در هر فاصله ای از هسته مركزی باشند.

درهر اتم شمار پروتونها برابر با شمار الكترونها است، و بنابراین از نظر الكتریكی خنثی است.را درخورد از قانون حركت كه قبلاً توسط ایساك نیوتن برای توصیف اتم به كار برده شده بود، استفاده كرد. برطبق توصیف رادرفورد، الكترون یك اتم می تواند یكی از شمار بی پایان مدارها را اشغال كند، براساس قانون نیوتن، مشكلاتی در توصیف رادفورد از اتم از ابتدا وجود داشت. اجازه بدهید دوایراد نظریه رادرفورد را پیدا كنیم.1- ناپایداری ذاتی اتم
بر طبق نظریه رادرفورد، الكترونها می توانند دور مدار هسته در هر فاصله ای حركت كنند. وقتی حلقه الكترونهای اطراف هسته، دائماً مسیرشان را تغییر میدهند. بر اساس الكترودینامیك كلاسیك (كه به حركت الكترونها می پردازد) چنین الكترونهایی كه دائماً هم مسیرشان را و یا سرعتشان را تغییر میدهند یا هر دو باید به طور پیوسته اشعه ساطع كنند.
2- طیف اتمی
توصیف رادرفورد از اتم نمی توانست كاملاً صحیح باشد زیرا بعضی مشاهدات كه تقریباً به دست آمده بود را توضیح نمیداد. شاید مهمترین این مشاهدات به رفتار گازهای خاص می پرداخت. این گازها در فشار كم نور ساطع میكنند در یك مجموعه از فرزهای مجزا از طیف الكترومغناطیسی.
این كاملاً متفاوت از ساطع شدن نور توسط ماده جامد است، كه به طور یكنواخت در میان طیف الكترومغناطیس پخش می شود. تابش نور از این گازها مهم بودند زیرا آنها نشان می دادند كه حداقل تحت بعضی شرایط، مدارهای الكترون نمی توانستند در هر فاصله ای از هسته باشند، محدود به فواصل مجزا بودند.
اگر الكترونهای این گازها آزاد بودند تا در هر فاصله ای بچرخند، سپس نور ساطع شده از آنها به صورت یكنواخت در میان طیف الكترومغناطیس پخش می شد. در عوض، آنچه آزمایشگران دیدند این بود كه نور این گازها نشاندهنده یك مرز واضح بود.
می توان گفت كه نور ساطع شده تنها در یك مجموعه خاصی از طول موجها دیده می شد، با فضای خالی در بین آنها این مرز نوری برای هر گازی متفاوت بود، و فهمیدند كه به ویژگی اتم بستگی دارد.
امروزه، ستاره شناسان از این مرز نوری برای شناسایی عناصر موجود در ستاره ها استفاده می كنند.
توضیح بوهر
نی بوهر این مشكل را فوری غنیمت شمرد و از آن برای پیشنهاد توصیف كمیت اتم استفاده كرد.
1- بوهر پیشنهاد داد كه در چرخش هسته اتم، الكترونها تنها مدارهای مجزای خاصی را می توانند اشغال كنند، كه به آن تراز انرژی میگویند. بوهر از معادلات مكس پلنكس در تابش كوآنتوم آنچه این مدارهای مجزا می توانستند باشند، استفاده كرد.
تا زمانیكه الكترونها در این تراز انرژی بمانند، آنها پایدار هستند.
2- بوهر گفت الكترونها تنها زمانی الكترون میدهند یا می گیرند كه سطح انرژی شان را تغییر دهند. اگر آنها به بالا حركت كنند، انرژی میگیرند، و اگر به پائین حركت كنند، انرژی آزاد می كنند. این انرژی در بسته های مجزا بهنام "فوتون" منتشر می شود.
3- علاوه بر این، بوهر همچنین بیان كرد كه یك الكترون كه در تراز انرژی طبیعی خودش نیست (به بیان دیگر، در سطح بالاتری از تراز انرژی برانگیخته شده) همیشه باید به حالت پایدار برگردد.
بوهر طیف نوری گازها را به عنوان انتقال الكترونها در ترازهای مختلف انرژی تغییر كرد. این كاملاً در مورد اتم هیدروژن اثبات شد، و درستی آن درك شد.
فرمول بور بسیار خوب با مشاهدات موقعیت مرزها تطابق داشت.
این توضیح كه الكترونها می توانند تنها مدارهای خاصی را اشغال كنند مدل صدفی اتم نامیده می شود، زیرا بور مدارهای ممكن الكترون را به عنوان اوربیتال یا صدف توصیف كرد.
وقت یك اتم از یك گاز انرژی آزاد میكند، یك الكترون به سمت مدار پایین تر حركت میكند، و زمانیكه یك اتم انرژی بدست می آورد، یك الكترون به سمت بالا و سطح انرژی بیشتر حركت میكند اما این مدارها یاصدف از یكدیگر مجزا هستند. مدارها صاف و هموار نبودند، پیوسته مجموعه ای از پیشامدها به عنوان یك یافته در دنیای معمولی، اما بیشتر یك مجموعه از حالتهای مشخص مجزا از یكدیگر، بیشتر شبیه تفكیك كوانتوم از تابش الكترومغناطیس كه پلنك كشف كرد. این منجر به مرزهای آشكار در طیف می شود.
برای اولین بار فیزیك كوآنتومی به ماده پرداخت.
آیا فرضیه بور كاملاً اتفاقی بود؟
بله