Te Ariā Ātomi o te Mīhini Kuantum
Kua roa te ariā atomika e noho ana hei kaupapa rangahau matua i roto i te ahupūngao me te matū. Mai anō i ngā wā onamata, kua rapu te tangata i tētahi māramatanga hōhonu ake mō ngā hanganga iti rawa o te matū e hanga ana i te ao whānui. Mai i te ariā tōmua o ngā atomika hei matūriki kore e taea te wehewehe ki te ariā uaua me te hurihanga o te miihini irahiko, kua tino rerekē te tirohanga a tō tātou tirohanga ki ngā atomika. Ka tūhuratia e tēnei tuhinga te whanaketanga o te ariā atomika ki te miihini irahiko, ā, ka whakamāramahia ngā ariā matua me ō rātou pānga ki te pūtaiao.
He Hītori Poto mō te Ariā Atomika
Ka tīmata te hītori o te ariā atomika i te rapunga whakaaro Kariki onamata, me te whakaaro a Leucippus rāua ko Democritus he mea hanga te matū ki ngā matūriki iti, kāore e taea te wehewehe, e kiia nei ko atomos. I mau tonu tēnei ariā tae noa ki te Waenganui o ngā Tau, ā, ahakoa te kore tautoko whakamātautau, i whakatakoto i te turanga mō ngā whanaketanga atu.
I te tīmatanga o te rautau 19, i whakaurua mai e John Dalton te ariā atomika hou, me te whakaaro ko ngā atomika ngā matūriki iti rawa o tētahi huānga, he taumaha me ngā āhuatanga motuhake tō ia huānga. I tohu tēnei tauira i tētahi wā hou i roto i te matū, ā, i whakaoho i ngā whakamātautau maha i arahi ki te māramatanga hohonu ake o te hanganga atomika.
Te Tauira Atomika a Rutherford rāua ko Bohr
I te tau 1911, nā roto i ngā whakamātautau marara matūriki ārepa, i kitea e Ernest Rutherford he karihi iti, kikī, he pai te utu o ngā ngota, ā, he whānui te tawhiti o ngā irahiko e karapotia ana. Nā tēnei tauira i whakarato he tūāpapa nui, ahakoa kāore i taea te whakamārama i te pumau o ngā porowhita irahiko.
Nō muri mai ka whakatikatikaina e Niels Bohr te tauira a Rutherford mā te whakaaro he taumata pūngao motuhake ngā irahiko, ā, ka taea e rātou te porowhita i te karihi me te kore e ngaro te pūngao mā te irahiko. Nā te tauira ngota a Bohr i te tau 1913 i whakauru te ariā o te 'whakapūmautanga' ki te ahupūngao, e āhei ai ngā ngota ki te whakawhiti i waenga i ngā taumata pūngao rerekē mā te mimiti, te tuku rānei i ngā photon.
Te Putanga Mai o te Hangarau Irahiko
I puta mai te hangarau matihiko i te tīmatanga o te rautau 20 hei hua o ngā ngana ki te whakaoti rapanga i roto i te ahupūngao matarohia kāore i taea te whakamārama mā te whakamahi i ngā mātāpono o mua. Ko ētahi o ngā mātāpono nui o te hangarau matihiko ko te takirua ngaru-matūriki, te mātāpono koretake o Heisenberg, me te ariā mahi ngaru a Schrödinger.
Te Takiruatanga o te Ngaru-Matūriki
Ko tētahi o ngā kitenga matua i roto i te miihini matūriki ko te takirua ngaru-matūriki i whakatakotoria e Louis de Broglie i te tau 1924. E ai ki tēnei ariā, ehara i te mea ko ngā āhuatanga matūriki anake kei ngā matūriki pēnei i ngā irahiko engari ko ngā āhuatanga ngaru anō hoki. Ko te tikanga ka taea e rātou te whakaahua i te pokanoa me te diffraction, arā, ngā āhuatanga e pā ana ki ngā ngaru.
Te Mātāpono o te Āhua Korekore a Heisenberg
I te tau 1927, i whakaurua e Werner Heisenberg te mātāpono koretake, e kī ana kāore e taea te mōhio pūmau i te tūranga me te nekehanga o tētahi matūriki i te wā kotahi. I whakahē tēnei mātāpono i te tirohanga whakatau tawhito, ā, i whakarato i tētahi tirohanga tūponotanga o te ao whānui.
Whārite Schrödinger
I te tau 1926, i whakawhanakehia e Erwin Schrödinger tētahi whārite ngaru e whakaahua ana i te whanaketanga o te tūponotanga o te tūranga me te nekehanga o tētahi matūriki hei pānga o te wā. Ko te whārite Schrödinger te pūtake o te hangarau ngaru, tētahi o ngā whakatakotoranga matua o te hangarau irahiko.
$$
i\hbar \frac{\partial \psi}{\partial t} = \hat{H}\psi
$$
I konei, ko te $\psi$ te mahi ngaru matūriki kei roto ngā mōhiohio tūponotanga mō te tūranga me te nekehanga, ko te $\hbar$ te pūmau Planck kua whakaitihia, ā, ko te $\hat{H}$ te kaiwhakahaere Hamiltonian e tohu ana i te pūngao katoa o te pūnaha.
Tauira Atomika Hangarau Ianuma
Kei roto i te tauira miihini irahiko o te ngota ētahi ariā matua, pērā i ngā porowhita irahiko, ngā tau irahiko, me te mātāpono aukati a Pauli. Mā te mahi ngaru Schrödinger ka taea e tātou te tatau i ngā porowhita irahiko, arā, ngā rohe i te wāhi e tino teitei ana te tūponotanga o te kimi i tētahi irahiko.
Ngā Orbital Atomika me ngā Tau Ianumati
Ko te porowhita ngota ko te rohe i te wāhi e karapoti ana i te karihi kei reira te tūponotanga nui rawa atu ki te kimi i tētahi irahiko. Ko ia porowhita e tohuhia ana e tētahi huinga tau irahiko e whakaahua ana i tōna taumata pūngao, te nekehanga koki, me te aronga ā-wāhi. E whā ngā tau irahiko matua:
1. Tau Ianuku Matua (n): E tohu ana i te taumata pūngao matua me te rahi porowhita.
2. Tau Ianuti Azimuthal (l): E whakaahua ana i te āhua porowhita (0 mō s, 1 mō p, 2 mō d, me te 3 mō f).
3. Tau Ianuku Aukume (m_l): E whakaatu ana i te whakatakotoranga o te porowhita i te wāhi.
4. Tau Irahiko Hurihuri (m_s): E whakaahua ana i te ahunga o te hurihanga irahiko (\(+\frac{1}{2}\) me te \(-\frac{1}{2}\) rānei).
Te Mātāpono Whakakorenga a Pauli
Ko te mātāpono aukati, i whakatakotoria e Wolfgang Pauli i te tau 1925, e kī ana kāore e taea e ngā irahiko e rua i roto i te ngota te whai i te huinga tau matū kotahi. Ko tēnei mātāpono te kawenga mō te hanganga o ngā taumata pūngao ngota me ngā āhuatanga matū pēnei i te whirihoranga irahiko me te ripanga ā-pūmotu.
Ngā Whakamahinga me ngā Pānga o te Āhuahanga Ianuma Te Ariā Atomika
He whānuitia ngā whakamahinga o te ariā ngota matū matū i roto i te ahupūngao, te matū, me te hangarau. I roto i te matū matū matū, ka whakamahia hei mārama ki ngā āhuatanga matū me te ā-tinana o ngā ngota me ngā rauemi. Ka taea te whakamārama i ngā ariā pēnei i te hononga honohono me ngā taunekeneke i waenga i ngā ngota mā te whakamahi i te miihini matū matū.
Hei tāpiri atu ki tēnā, he mea nui te hangarau matū irahiko ki te whanaketanga o ngā hangarau pēnei i ngā haurua-ira, ngā taiaho, me te rorohiko matū. He nui te awe o tēnei ariā ki te ahupūngao totoka, e ako ana i te hanganga me ngā āhuatanga o ngā rauemi. Hei tauira, ka whakamahia ngā tikanga tioata hihi-X me te marara irahiko hei tūhura i te hanganga ngota o ngā rauemi.
Whakamutunga
Kua hurihia e te ariā ngota ngota te māramatanga o te hanganga o te matū i te taumata tino taketake. Mai i te tauira tawhito a Dalton ki ngā tauira uaua i hangaia mai i te mahi ngaru a Schrödinger, ko te whanaketanga o te ariā ngota e whakaata ana i te rapu a te tangata ki te mārama hohonu me te tika ki te ao. Ko te mārama ki ngā mātāpono o te ngota ngota ehara i te mea kua homai he māramatanga nui ake ki te ao o ngā ngota me ngā ngota engari kua whakarārangihia hoki te ara mō ngā auahatanga hangarau maha e pā ana ki ō tātou oranga o ia rā. I te haere tonu o te rangahau i tēnei mara, ka taea e tātou te tumanako atu ki ētahi atu kitenga e wero ana, e whakawhānui ana hoki i ngā rohe o tō tātou mōhiotanga ki te ao.
