Danimarkalı alim Niels Bor tərəfindən yaradılmış model ortaya çıxana qədər uzun müddət atomun quruluşu fiziklər arasında mübahisəli mövzu idi. O, atom altı hissəciklərin hərəkətini təsvir etməyə çalışan ilk şəxs deyildi, lakin onun inkişafı bu və ya digər zamanda elementar hissəciyin yerini proqnozlaşdırmaq qabiliyyətinə malik ardıcıl nəzəriyyə yaratmağa imkan verdi.
Həyat yolu
Niels Bor 7 oktyabr 1885-ci ildə Kopenhagendə anadan olub və 18 noyabr 1962-ci ildə orada vəfat edib. O, ən böyük fiziklərdən biri hesab olunur və təəccüblü deyil: hidrogenə bənzər atomların ardıcıl modelini qurmağı bacaran o idi. Rəvayətə görə, yuxuda planetlər kimi bir şeyin müəyyən bir işıq saçan nadir mərkəz ətrafında fırlandığını gördü. Bu sistem daha sonra mikroskopik ölçüyə qədər kəskin şəkildə kiçildi.
O vaxtdan bəri, Bohr yuxunu düsturlara və cədvəllərə çevirməyin yolunu çox axtarır. Fizikaya dair müasir ədəbiyyatı diqqətlə öyrənməklə, laboratoriyada təcrübələr aparmaqla və düşünməklə o, öz məqsədlərinə çata bildi.məqsədlər. Hətta anadangəlmə utancaqlığı da nəticələri dərc etməyə mane olmadı: o, böyük auditoriya qarşısında çıxış etməyə utandı, çaşqınlaşmağa başladı və dinləyicilər alimin izahatlarından heç nə başa düşmədilər.
Prekursorlar
Bordan əvvəl alimlər klassik fizikanın postulatları əsasında atom modelini yaratmağa çalışırdılar. Ən uğurlu cəhd Ernest Rutherforda məxsus olub. Çoxsaylı təcrübələr nəticəsində o, ətrafında elektronların orbitlərdə hərəkət etdiyi nəhəng atom nüvəsinin mövcudluğu qənaətinə gəldi. Qrafik olaraq belə bir model Günəş sisteminin quruluşuna bənzədiyindən, onun arxasında planetar olanın adı gücləndirildi.
Lakin onun əhəmiyyətli bir çatışmazlığı var idi: Ruterford tənliklərinə uyğun gələn atom qeyri-sabit oldu. Gec-tez nüvə ətrafında orbitlərdə sürətlənmə ilə hərəkət edən elektronlar nüvənin üzərinə düşməli idi və onların enerjisi elektromaqnit şüalanmasına sərf olunacaqdı. Bor üçün Ruterford modeli öz nəzəriyyəsini qurmaqda başlanğıc nöqtəsi oldu.
Bohrun ilk postulatı
Bohrun əsas yeniliyi atom nəzəriyyəsinin qurulmasında klassik Nyuton fizikasından istifadənin rədd edilməsi idi. Laboratoriyada əldə edilən məlumatları tədqiq edərək belə bir qənaətə gəldi ki, elektrodinamikanın dalğa şüaları olmadan bərabər sürətlənmiş hərəkət kimi mühüm qanunu elementar hissəciklər aləmində işləmir.
Onun düşüncələrinin nəticəsi belə səslənən qanun oldu: atom sistemi yalnız mümkün stasionar sistemlərdən birində olduqda sabitdir.(kvant) vəziyyətləri, hər biri müəyyən bir enerjiyə uyğundur. Kvant vəziyyətlərinin postulatı adlanan bu qanunun mənası atom belə bir vəziyyətdə olduqda elektromaqnit şüalarının olmamasını tanımaqdır. Həmçinin, birinci postulatın nəticəsi atomda enerji səviyyələrinin mövcudluğunun tanınmasıdır.
Tezlik qaydası
Ancaq aydın idi ki, atom həmişə eyni kvant vəziyyətində ola bilməz, çünki sabitlik hər hansı qarşılıqlı əlaqəni inkar edir, bu isə o deməkdir ki, onda nə Kainat, nə də hərəkət olacaq. Görünən ziddiyyət Borun atom quruluşu modelinin tezlik qaydası kimi tanınan ikinci postulatı ilə həll edildi. Atom enerjisi stasionar vəziyyətlərin enerjiləri arasındakı fərqə bərabər olan kvant yayaraq və ya udmaqla müvafiq enerji dəyişikliyi ilə bir kvant vəziyyətindən digərinə keçə bilir.
İkinci postulat da klassik elektrodinamika ilə ziddiyyət təşkil edir. Maksvellin nəzəriyyəsinə görə, elektronun hərəkət xarakteri onun şüalanma tezliyinə təsir edə bilməz.
Atom spektri
Bohrun kvant modeli atomun spektrinin diqqətlə öyrənilməsi ilə mümkün olmuşdur. Uzun müddətdir ki, elm adamları göy cisimlərinin spektrlərinin tədqiqi nəticəsində əldə edilən gözlənilən davamlı rəng bölgəsi əvəzinə atomun spektroqramının kəsikli olmasından utanırdılar. Parlaq rəngli xətlər bir-birinə axmadı, lakin təsirli qaranlıq sahələrlə ayrıldı.
Elektronların bir kvant vəziyyətinə keçid nəzəriyyəsibaşqa biri bu qəribəliyi izah etdi. Elektron bir enerji səviyyəsindən digərinə keçdikdə, ondan daha az enerji tələb olunduqda, spektroqramda əks olunan bir kvant buraxdı. Bor nəzəriyyəsi hidrogen kimi sadə atomların spektrlərində gələcək dəyişiklikləri proqnozlaşdırmaq qabiliyyətini dərhal nümayiş etdirdi.
Qüsurlar
Bohr nəzəriyyəsi klassik fizika ilə tamamilə qırılmadı. O, nüvənin elektromaqnit sahəsində elektronların orbital hərəkəti ideyasını hələ də saxladı. Bir stasionar vəziyyətdən digərinə keçid zamanı kvantlaşdırma ideyası planetar modeli uğurla tamamladı, lakin yenə də bütün ziddiyyətləri həll etmədi.
Bohr modelinin işığında elektron spiral hərəkətə keçə və davamlı enerji yayaraq nüvəyə düşə bilməsə də, niyə ardıcıl olaraq daha yüksək enerji səviyyələrinə yüksələ bilmədiyi qaranlıq qaldı. Bu halda, bütün elektronlar gec-tez ən aşağı enerji vəziyyətinə düşəcək və bu, atomun məhvinə səbəb olacaqdır. Başqa bir problem, nəzəriyyənin izah etmədiyi atom spektrlərindəki anomaliyalar idi. Hələ 1896-cı ildə Peter Zeeman maraqlı bir təcrübə keçirdi. Atom qazını maqnit sahəsinə yerləşdirdi və spektroqram çəkdi. Məlum oldu ki, bəzi spektral xətlər bir neçə yerə bölünür. Belə bir təsir Bor nəzəriyyəsində izah edilməmişdir.
Bohr-a görə hidrogen atomunun modelinin qurulması
Nəzəriyyəsinin bütün çatışmazlıqlarına baxmayaraq, Niels Bor hidrogen atomunun real modelini qura bildi. Bunu edərkən o, tezlik qaydasından və klassikanın qanunlarından istifadə edibmexanika. Borun elektron orbitlərinin mümkün radiuslarını təyin etmək və kvant hallarının enerjisini hesablamaq üçün apardığı hesablamalar kifayət qədər dəqiq çıxdı və eksperimental olaraq təsdiqləndi. Elektromaqnit dalğalarının emissiya və udulma tezlikləri spektroqramlardakı qaranlıq boşluqların yerinə uyğun gəlirdi.
Beləliklə, hidrogen atomu nümunəsindən istifadə etməklə hər bir atomun diskret enerji səviyyələrinə malik kvant sistemi olduğu sübut edilmişdir. Bundan əlavə, alim uyğunluq prinsipindən istifadə edərək klassik fizikanı və onun postulatlarını birləşdirməyin yolunu tapa bilmişdir. Orada deyilir ki, kvant mexanikasına Nyuton fizikasının qanunları daxildir. Müəyyən şərtlərdə (məsələn, kvant sayı kifayət qədər böyükdürsə) kvant və klassik mexanika birləşir. Bu, kvant sayının artması ilə spektrdəki qaranlıq boşluqların uzunluğunun Nyuton konsepsiyalarının işığında gözlənildiyi kimi tam yoxa çıxana qədər azalması ilə sübut edilmişdir.
Məna
Uyğunluq prinsipinin tətbiqi xüsusi kvant mexanikasının mövcudluğunun tanınması istiqamətində mühüm aralıq addım oldu. Borun atom modeli bir çoxları üçün atom altı hissəciklərin hərəkəti haqqında daha dəqiq nəzəriyyələrin qurulmasında başlanğıc nöqtəsi oldu. Niels Bor kvantlaşdırma qaydasının dəqiq fiziki şərhini tapa bilmədi, lakin o, bunu da edə bilmədi, çünki elementar hissəciklərin dalğa xassələri yalnız zamanla kəşf edildi. Louis de Broglie, Bor nəzəriyyəsini yeni kəşflərlə tamamlayaraq sübut etdi ki, hər bir orbitə uyğun olaraqelektronun hərəkət etdiyi nüvədən yayılan dalğadır. Bu nöqteyi-nəzərdən atomun stasionar vəziyyəti elə hesab edilməyə başlandı ki, o, dalğanın nüvə ətrafında tam bir dövrə vuraraq təkrarlandığı halda əmələ gəlir.
