ทฤษฎีอะตอมของโบร niels bohr nobel prize in physics...

1

ทฤษฎีอะตอมของโบร Niels Bohr Nobel prize in physics 1922

2

สมมติฐานของโบร, 1913อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เปนวงกลมรอบนิวเคลียส โดยมีวงโคจรพิเศษบางวง อิเล็กตรอนจะไมปลดปลอยคลื่นแมเหล็กไฟฟาออกมา แตละวงโคจรจะมีโมเมนตัมเชิงมุมคงตวัเปนจาํนวนเทาของ

โมเมนตัมเชิงมุมในวงที่ n,

อิเล็กตรอนจะรับหรือปลอยพลังงานทุกครั้งทีม่ีการเปลี่ยนแปลงวงโคจรโดยพลังงานที่อิเล็กตรอนรับหรือปลอยจะปรากฏในรูปของคลื่นแมเหล็กไฟฟา

เมื่อ เปนพลังงานของอเิล็กตรอนในวงโคจรกอนการเปลี่ยนแปลงและ เปนพลังงานของอเิล็กตรอนในวงโคจรหลังการเปลี่ยนแปลง

h

2n nnhmv r nhπ

= =

i fn nE E E∆ = −

inE

fnE

animation

3

การหารัศมีวงโคจรของอิเล็กตรอน

ไฮโดรเจนเปนอะตอมทีม่ีอิเล็กตรอนเพียงตวัเดยีวโดยอาศัยความรูทางกลศาสตร ไฟฟา และทฤษฎีอะตอมของโบร สามารถหารัศมีวงโคจรตางๆ ตามคา n ไดจากความสัมพันธ

เมื่อ mass of electron, m = 9.1 x 10-31 kgCoulomb's constant, k = 9.0 x 109 N m2/C2

quantum number, n = 1, 2, 3, … Bohr radius, a0 = 0.53 Å

22

2nhr nmke

=

20nr a n=

4

การหาพลังงานรวมของอิเล็กตรอน

สมมติ นิวเคลียสอยูนิ่ง ดังนั้นพลังงานรวมของอะตอมคือ พลังงานรวมของอิเล็กตรอนในวงโคจรรอบนิวเคลียสพลังงานรวมของอเิล็กตรอน = พลังงานศักยไฟฟา + พลังงานจลนของอิเล็กตรอน 2 4

2 2 2

1 13.62nmk eE eVh n n

= − = −

สถานะพื้น (ground state)

สถานะกระตุน (excited state)

5

พลังงานกับสถานะของอะตอมไฮโดรเจน

คําถาม จะเกิดอะไรขึ้น ถาอะตอมโฮโดรเจนไดรับพลังงาน 13.6 eV

พลังงานการเกิดไอออน (ionization energy) คือ พลังงานที่ทําใหอะตอมแตกตัวเปนไอออนพลังงานการตื่นตัว (excitation energy) คือ พลังงานที่ทําใหอะตอมอยูในสถานะกระตุน

คําตอบ อิเล็กตรอนจะหลุดจากอะตอมกลายเปนอิเล็กตรอนอิสระกับไอออนบวก

6

การเกิดสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน

เสนสเปกตรัมเกิดจากการเปลี่ยนระดับชั้นพลังงานของอิเล็กตรอน

7

การเกิดสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน(ตอ)

8

การเกิดสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน(ตอ)

9

ความไมสมบูรณของทฤษฎีอะตอมของโบร

ไมสามารถอธิบายโครงสรางอะตอมของอะตอมหนักๆ ไดถูกตองไมสามารถอธิบายการแยกของเสนสเปกตรัมในสนามแมเหล็กได

10

ตัวอยางปรากฏการณซีมาน

ปรากฎการณซีมานเกิดจากสนามแมเหล็กภายนอกทาํใหเกิดความแตกตางของระดับพลังงานของอิเล็กตรอน จึงเกิดการเปลี่ยนระดับชั้นของพลังงาน ปรากฏเปนเสนสเปกตรัมแยกออกมา

เลขควอนตัม (Quantum number)

เลขควอนตัม ใช้อธิบายการเปลี่ยนแปลงของระบบเชิงควอนตัม เลขควอนตัม มี 4 ตัว ได้แก่ n, l, ml, ms

11

Subshells

12

The general formula is that the nth shell can in principle hold up to 2n2 electrons.