គំរូរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមរបស់ Bohr

គំរូរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមរបស់ Bohr៖ បដិវត្តន៍ការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីអាតូម

សេចក្តីផ្តើម

ការស្វែងរកការយល់ដឹងអំពីធម្មជាតិនៃអាតូម គឺជាដំណើរដ៏ជ្រាលជ្រៅបំផុតមួយនៅក្នុងប្រវត្តិសាស្ត្រវិទ្យាសាស្ត្រ។ ក្នុងចំណោមពេលវេលាសំខាន់ៗនៅក្នុងដំណើរនេះគឺការអភិវឌ្ឍគំរូ Bohr នៃរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមដោយរូបវិទូជនជាតិដាណឺម៉ាក Niels Bohr ក្នុងឆ្នាំ 1913។ គំរូរបស់ Bohr គឺជាជំហានដ៏ធំមួយឆ្ពោះទៅមុខក្នុងរូបវិទ្យាអាតូម និងបានដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការវិវត្តនៃមេកានិចកង់ទិច។ នៅពេលដែលយើងស្វែងយល់ពីភាពស្មុគស្មាញនៃគំរូរបស់ Bohr យើងពេញចិត្តចំពោះបរិបទប្រវត្តិសាស្ត្រ ការច្នៃប្រឌិតទ្រឹស្តី និងផលប៉ះពាល់យូរអង្វែងរបស់វាទៅលើការគិតបែបវិទ្យាសាស្ត្រ។

បរិបទប្រវត្តិសាស្ត្រ

មុននឹងស្វែងយល់ពីការចូលរួមចំណែករបស់ Bohr វាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការយល់ដឹងអំពីទេសភាពវិទ្យាសាស្ត្រនៃដើមសតវត្សរ៍ទី 20។ ការរកឃើញអេឡិចត្រុងដោយ JJ Thomson ក្នុងឆ្នាំ 1897 បានបង្ហាញថាអាតូមមិនមែនជាអង្គភាពដែលមិនអាចបំបែកបាននោះទេ ប៉ុន្តែមានភាគល្អិតអនុអាតូមតូចៗ។ ការពិសោធន៍បន្ទះមាសរបស់ Ernest Rutherford ក្នុងឆ្នាំ 1911 បានជំរុញការយល់ដឹងនេះ ដោយបង្ហាញថាអាតូមមានស្នូលកណ្តាលដែលហ៊ុំព័ទ្ធដោយពពកអេឡិចត្រុង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គំរូនុយក្លេអ៊ែររបស់ Rutherford បានបង្កបញ្ហាមួយ៖ យោងតាមរូបវិទ្យាបុរាណ អេឡិចត្រុងដែលវិលជុំវិញស្នូលនឹងបញ្ចេញវិទ្យុសកម្ម បាត់បង់ថាមពល និងវិលចូលទៅក្នុងស្នូល ដែលនាំទៅដល់ការដួលរលំនៃអាតូម។

មូលដ្ឋានគ្រឹះទ្រឹស្តីរបស់ Bohr

គំរូបដិវត្តន៍របស់ Bohr បានដោះស្រាយបញ្ហានេះដោយបញ្ចូលគោលគំនិតពីវិស័យដែលកំពុងលេចចេញនៃទ្រឹស្តីកង់ទិច។ គាត់បានបង្កើតឡើងនៅលើគំនិតរបស់ Max Planck និង Albert Einstein ដែលបានបង្ហាញថាថាមពលត្រូវបានវាស់បរិមាណ - នោះគឺវាអាចមាននៅក្នុងកញ្ចប់ដាច់ពីគ្នាដែលហៅថា quanta ។ Bohr បានស្នើថាអេឡិចត្រុងកាន់កាប់គន្លងជាក់លាក់ ឬកម្រិតថាមពល ជុំវិញស្នូល ហើយថាពួកវាអាចមានស្ថេរភាពតែនៅក្នុងគន្លងទាំងនេះដោយមិនបញ្ចេញថាមពល។

សម្មតិកម្មនៃគំរូរបស់ Bohr

គំរូរបស់ Bohr ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយផ្អែកលើសម្មតិកម្មសំខាន់ៗមួយចំនួន៖

១. គន្លង​ស្ថិរ៖ អេឡិចត្រុង​វិល​ក្នុង​គន្លង​ដែល​អាច​អនុញ្ញាត​បាន​ជាក់លាក់​ជាមួយ​នឹង​កម្រិត​កាំ និង​ថាមពល​ថេរ​ដោយ​មិន​បញ្ចេញ​វិទ្យុសកម្ម។ គន្លង​ទាំងនេះ​ត្រូវ​បាន​គេ​ហៅ​ថា គន្លង​ស្ថានី។

២. ការវាស់បរិមាណសន្ទុះមុំ៖ សន្ទុះមុំរបស់អេឡិចត្រុងនៅក្នុងគន្លងដែលមានស្ថេរភាពត្រូវបានវាស់បរិមាណ ហើយវាជាពហុគុណអាំងតេក្រាលនៃ \(\hbar\) (ថេរផ្លាំងកាត់បន្ថយ) ដែលផ្តល់ឱ្យដោយសមីការ \(L = n\hbar\) ដែល \(n\) ជាចំនួនគត់វិជ្ជមានដែលគេស្គាល់ថាជាចំនួនកង់ទិចចម្បង។

៣. ការបញ្ចេញ និងការស្រូបយកថាមពល៖ អេឡិចត្រុងអាចផ្លាស់ប្តូររវាងកម្រិតថាមពលដែលបានកំណត់ទាំងនេះ។ នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងលោតពីកម្រិតថាមពលខ្ពស់ជាងទៅកម្រិតថាមពលទាបជាង វាបញ្ចេញថាមពលក្នុងទម្រង់ជាហ្វូតុង។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងស្រូបយកហ្វូតុង វាលោតពីកម្រិតថាមពលទាបជាងទៅកម្រិតខ្ពស់ជាង។ ថាមពលរបស់ហ្វូតុងគឺស្មើនឹងភាពខុសគ្នានៃថាមពលរវាងកម្រិតទាំងពីរ ដែលផ្តល់ដោយ \(E = h\nu\) ដែល \(h\) ជាថេររបស់ផ្លាំង និង \(\nu\) ជាប្រេកង់នៃវិទ្យុសកម្ម។

ការតំណាងគណិតវិទ្យា

គំរូរបស់ Bohr អាចត្រូវបានពិពណ៌នាជាបរិមាណតាមរយៈសមីការជាច្រើន។ កាំ ∞n∞ នៃគន្លង∞ទី ∞នៅក្នុងអាតូមអ៊ីដ្រូសែនត្រូវបានផ្តល់ដោយ៖
\[ r_n = \frac{n^2 h^2}{4 \pi^2 me^2} \]
ដែល n ជាចំនួនកង់ទិចចម្បង, m ជាម៉ាស់របស់អេឡិចត្រុង និង e ជាបន្ទុកបឋម។

ថាមពល \(E_n\) របស់អេឡិចត្រុងនៅក្នុងគន្លង \(n\)-th ត្រូវបានផ្តល់ដោយ៖
\[ E_n = -\frac{me^4}{8 \epsilon_0^2 h^2 n^2} \]
ដែល \(\epsilon_0\) គឺជាភាពអាចអនុញ្ញាតបាននៃទំហំទំនេរ។

កន្សោមទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យមានការគណនារលកពន្លឺនៃខ្សែវិសាលគមដែលបញ្ចេញ ឬស្រូបយក ដោយតម្រឹមយ៉ាងជិតស្និទ្ធជាមួយនឹងការសង្កេតពិសោធន៍ដូចជាស៊េរី Balmer នៅក្នុងវិសាលគមអ៊ីដ្រូសែន។

ភាពជោគជ័យ និងដែនកំណត់

គំរូរបស់ Bohr បានពន្យល់ដោយជោគជ័យអំពីខ្សែវិសាលគមនៃអ៊ីដ្រូសែន និងផ្តល់នូវក្របខ័ណ្ឌសម្រាប់ការយល់ដឹងអំពីរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមនៅក្នុងព្រំដែននៃទ្រឹស្តីកង់ទិច។ វាបានសម្គាល់ការចាកចេញយ៉ាងសំខាន់ពីមេកានិចបុរាណ និងបានបើកទ្វារទៅកាន់ការអភិវឌ្ឍមេកានិចកង់ទិច។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បើទោះបីជាទទួលបានជោគជ័យក៏ដោយ គំរូរបស់ Bohr មានដែនកំណត់។ វាបានបរាជ័យក្នុងការទស្សន៍ទាយវិសាលគមនៃអាតូមដែលមានអេឡិចត្រុងច្រើនជាងមួយបានយ៉ាងត្រឹមត្រូវ ហើយមិនអាចពន្យល់ពីរចនាសម្ព័ន្ធដ៏ល្អិតល្អន់ដែលឃើញនៅក្នុងខ្សែវិសាលគម ឬឥទ្ធិពល Zeeman (ការបំបែកខ្សែវិសាលគមនៅក្នុងដែនម៉ាញេទិក)។

កង្វះខាតទាំងនេះបានបើកផ្លូវសម្រាប់គំរូដ៏ស្មុគស្មាញជាងមុន ដូចជាគំរូមេកានិចកង់ទិចដែលបង្កើតឡើងដោយ Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg និងអ្នកដទៃទៀត។ ការងាររបស់ពួកគេបានពង្រីកលើគំនិតរបស់ Bohr និងបានបង្កើតការពិពណ៌នាកាន់តែពេញលេញ និងត្រឹមត្រូវអំពីឥរិយាបថអាតូមតាមរយៈអនុគមន៍រលក និងការចែកចាយប្រូបាប៊ីលីតេ។

កេរ្តិ៍ដំណែល និងផលប៉ះពាល់

គំរូ Bohr នៅតែជាព្រឹត្តិការណ៍ដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៅក្នុងរូបវិទ្យាអាតូម។ វាបានផ្តល់នូវការយល់ដឹងដ៏សំខាន់អំពីធម្មជាតិនៃរចនាសម្ព័ន្ធអាតូម និងបរិមាណថាមពល ដោយដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់មេកានិចកង់ទិចទំនើប។ ការសង្កត់ធ្ងន់របស់ Bohr លើបរិមាណ និងកម្រិតថាមពលបានជះឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងដល់ការអភិវឌ្ឍរូបវិទ្យាទ្រឹស្តី និងគីមីវិទ្យា ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រទស្សន៍ទាយ និងពន្យល់ពីបាតុភូតជាច្រើន ចាប់ពីវិសាលគមអាតូមរហូតដល់ចំណងគីមី។

លើសពីនេះ គំរូរបស់ Bohr បានបង្ហាញពីអំណាចនៃការផ្សំការសង្កេតជាក់ស្តែងជាមួយនឹងការយល់ដឹងខាងទ្រឹស្តី។ សមត្ថភាពរបស់គាត់ក្នុងការផ្សះផ្សាទិន្នន័យពិសោធន៍ជាមួយនឹងគោលគំនិតទ្រឹស្តីថ្មីៗបានគូសបញ្ជាក់ពីសារៈសំខាន់នៃការសំយោគនៅក្នុងវឌ្ឍនភាពវិទ្យាសាស្ត្រ។

សន្និដ្ឋាន

គំរូរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមរបស់ Niels Bohr ឈរជាសក្ខីភាពនៃភាពប៉ិនប្រសប់របស់មនុស្ស និងការស្វែងរកឥតឈប់ឈរក្នុងការយល់ដឹងអំពីធម្មជាតិជាមូលដ្ឋាននៃរូបធាតុ។ តាមរយៈការណែនាំគោលគំនិតនៃកម្រិតថាមពលបរិមាណ និងផ្តល់នូវការពន្យល់ដែលស៊ីសង្វាក់គ្នាសម្រាប់វិសាលគមអាតូម លោក Bohr បានធ្វើបដិវត្តន៍វិស័យរូបវិទ្យាអាតូម និងកំណត់ដំណាក់កាលសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍមេកានិចកង់ទិចនៅទីបំផុត។ ទោះបីជាមានទ្រឹស្តីដ៏ទូលំទូលាយជាងនេះក៏ដោយ ភាពសាមញ្ញ និងភាពឆើតឆាយនៃគំរូរបស់ Bohr នៅតែបន្តជម្រុញ និងអប់រំ ដោយរំលឹកយើងអំពីសម្រស់ដ៏ជ្រាលជ្រៅនៅក្នុងការស្វែងរកការយល់ដឹងអំពីសកលលោកនៅកម្រិតមូលដ្ឋានបំផុតរបស់វា។