کانال علمی فیزیک ایران

وجیه کند. به جای فیزیک کلاسیک او از تئوری کوانتومی برای توضیح طریقه ی قرار گیری الکترون ها استفاده کرد. مدل او وجود سطح های انرژی یا مدار های الکترونی را فرض می کند . الکترون ها تنها می توانند این سطوح خاص انرژی را اختیار کنند به عبارت دیگر انرژی الکترون ها کوانتیده است و نمی تواند هر مقداری را اختیار کند . الکترون ها می توانند بین این سطوح انرژی جابه جا شوند ( توسط بور حالت ابتدایی حالت ایستا نامیده شد) اما برای این جابه جایی مجبور به جذب یا نشر انرژی می باشند.

پیشنهاد بور یعنی سطوح انرژی پایدار برای حل مشکل سقوط الکترون ها به هسته برای محدوده ی خاص و نه به طور کامل کارامد است . دلیل دقیق کمی پیچیده تر از آن است که بخواهیم اینجا به بررسی آن بپردازیم زیرا باید به جهان پیچیده ی مکانیک کوانتومی وارد شویم که خود بور در ارتباط با آن می گوید : ” اگر مکانیک کوانتومی شما را عمیقا شوکه نکرد قطعا آن را درک نکرده اید ” به عبارت دیگر به نوعی عجیب و غریب است.

مدل بور تمامی مشکلات مدل های اتمی را حل نکرد . این مدل برای اتم های هیدروژن کار می کند اما مشاهدات اتم های سنگین تر را توجیه نمی کند . همچنین این مدل اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ، یکی از قوانین ارزشمند مکانیک کوانتومی ، را نیز نقض می کند که اظهار می کند ما نمی توانیم مکان و تکانه یک الکترون را با هم بدانیم . این اصل تا سال ها پس از ارائه نظریه بور پیش بینی نشده بود.

با این وجود احتمالا هنوز هم با مدل اتمی بور بیشتر آشنا هستید از آنجا که معمولا یک از اولین چیز های معرفی شده طی دوران دبیرستان در کلاس های شیمی می باشد. هنوز هم این مدل استفاده های زیادی دارد : این مدل کاملا برای توضیح پیوند های شیمیایی و واکنش پذیری برخی گروه های عناصر شیمیایی کار آمد است.

در هر صورت این مدل هنوز هم نیاز به اصلاح دارد . با توجه به این نکته دانشمندان زیادی برای گسترش مدل کوانتومی اتم به تحقیق و تلاش پرداختند . در راس این ها فیزیکدان استرالیایی ، اروین شرودینگر بود. در سال ۱۹۲۶ شرودینگر پیشنهاد کرد که به جای حرکت در الکترون ها در مدار ها و پوسته هایی ثابت ، آنها مانند موج رفتار می کنند . این کمی عجیب به نظر می رسد اما شاید شما از قبل به یاد داشته باشید که نور می تواند هم خاصیت موجی داشته باشد و هم ذره ای و معلوم می شود که الکترون نیز می تواند چنین باشد.

شرودینگر یک سری معادلات ریاضی برای رسیدن به مدلی برای توزیع الکترون ها در یک اتم حل کرد . مدل او نشان می دهد که هسته اتم توسط ابر های چگال الکترون احاطه شده است. این ابر ها ، ابر های احتمالی اند ; گرچه ما نمی دانیم که الکترون ها دقیقا کجا هستند اما می دانیم که احتمالا در منطقه هایی از فضا یافت می شوند . این مناطق از فضا با نام اوربیتال های الکترونی شناخته می شوند.

شرودینگر به طور کامل آخرین کلام را در مورد اتم نزد ، در سال ۱۹۳۲ فیزیکدان انگلیسی جیمز چادویک ( یک دانشجوی ارنست رادرفورد) وجود نوترون را کشف کرد . تصویر ما از ذرات زیر اتمی که اتم را می سازند کامل شد . داستان اینجا پایان نمی یابد ، فیزیکدان ها همچنین کشف کرده اند که پروتون ها و نوترون ها که هسته را تشکیل می دهند خود قابل تقسیم به ذراتی که کوارک نامیده می شوند هستند. اما کوارک ها فراتر از حوزه بررسی این مطلب می باشد. در هر صورت اتم نمونه ی خوبی از این است که مدل های علمی چگونه می تواند در طی زمان تغییر کند و نشان می دهد که چگونه شواهد جدید می تواند مدل های جدید را به وجود بیاورد.

771 views06:26