- De Broglie atom modelinin özellikleri
- Davisson ve Germer deneyi
- Sınırlamalar
- İlgi makaleleri
- Referanslar
De Broglie atom modeli doktora tezi 1924 Fransız fizikçi Louis Broglie tarafından önerilen Broglie dalga mekaniği temellerini elektronların parçacık dalgasının iddia etti. Broglie, atom ölçeğinde maddenin dalga-tanecikli doğası hakkında önemli teorik bulgular yayınladı.
Daha sonra, Broglie'nin açıklamaları 1927'de bilim adamları Clinton Davisson ve Lester Germer tarafından deneysel olarak gösterildi. De Broglie'nin elektron dalgası teorisi, Einstein'ın kısa dalga boylarında ışığın dalga özelliklerine ilişkin önerisine dayanıyor.
Broglie, maddenin ışığınkine benzer bir davranışa sahip olma olasılığını açıkladı ve elektronlar gibi atom altı parçacıklarda da benzer özellikler önerdi.
Elektrik yükleri ve yörüngeler, elektronlar tarafından tanımlanan dalganın genliğini, uzunluğunu ve frekansını kısıtlar. Broglie, elektronların atom çekirdeği etrafındaki hareketini açıkladı.
De Broglie atom modelinin özellikleri
Broglie, önerisini geliştirmek için elektronların dalga ve parçacık arasında ışığa benzer şekilde ikili bir doğaya sahip olduğu ilkesinden yola çıktı.
Bu anlamda Broglie, her iki fenomen arasında bir benzetme yaptı ve Einstein'ın ışığın dalga doğasını incelemek için geliştirdiği denklemlere dayanarak şunları belirtti:
- fotonun toplam enerji ve dolayısıyla, elektronun toplam enerji, dalga frekansı ürünü ve Plank sabit sonuçları (6.62606957 (29) x 10 -34 gösterildiği gibi Jules saniye x) aşağıdaki ifadede ayrıntılı olarak:
Bu ifadede:
E = elektronun enerjisi.
h = Plank sabiti.
f = dalganın frekansı.
- Fotonun ve dolayısıyla elektronun doğrusal momentumu dalga boyu ile ters orantılıdır ve her iki büyüklük de Plank sabiti ile ilişkilidir:
Bu ifadede:
p = elektronun momentumu.
h = Plank sabiti.
λ = dalga boyu.
- Doğrusal momentum, parçacığın kütlesi ile parçacığın yer değiştirmesi sırasında sahip olduğu hızın ürünüdür.
Yukarıdaki matematiksel ifade dalga boyunun bir fonksiyonu olarak yeniden yapılandırılırsa, aşağıdakilere sahip oluruz:
Bu ifadede:
λ = dalga boyu.
h = Plank sabiti.
m = elektronun kütlesi.
v = elektronun hızı.
H, Plank sabiti küçük bir değere sahip olduğundan, dalga boyu λ da öyledir. Sonuç olarak, elektronun dalga özelliklerinin sadece atomik ve atom altı seviyelerde meydana geldiğini söylemek mümkündür.
- Broglie, Bohr'un atom modelinin varsayımlarına da dayanmaktadır. İkincisine göre, elektronların yörüngeleri sınırlıdır ve yalnızca tam sayıların katları olabilir. Yani:
Nerede:
λ = dalga boyu.
h = Plank sabiti.
m = elektronun kütlesi.
v = elektronun hızı.
r = yörüngenin yarıçapı.
n = tamsayı.
Bohr'un Broglie'nin temel olarak benimsediği atom modeline göre, elektronlar duran dalgalar gibi davranıyorsa, izin verilen tek yörüngeler, yarıçapı λ dalga boyunun tam sayı katına eşit olanlardır.
Bu nedenle, tüm yörüngeler, bir elektronun içlerinden geçmesi için gerekli parametreleri karşılamıyor. Elektronların yalnızca belirli yörüngelerde hareket edebilmesinin nedeni budur.
De Broglie elektron dalgası teorisi, Bohr'un atom modelinin hidrojen atomunun tek elektronunun davranışını açıklamadaki başarısını haklı çıkardı.
Benzer şekilde, bu modelin neden daha karmaşık sistemlere, yani birden fazla elektrona sahip atomlara uymadığına da ışık tuttu.
Davisson ve Germer deneyi
De Broglie atom modelinin deneysel doğrulaması, yayınlanmasından 3 yıl sonra, 1927'de gerçekleşti.
Önde gelen Amerikalı fizikçiler Clinton J. Davisson ve Lester Germer deneysel olarak dalga mekaniği teorisini doğruladılar.
Davisson ve Germer, bir nikel kristali boyunca bir elektron ışınının saçılma testlerini gerçekleştirdi ve metalik ortam boyunca kırınım olgusunu gözlemledi.
Gerçekleştirilen deney, aşağıdaki prosedürü gerçekleştirmekten oluşuyordu:
- İlk olarak, bilinen bir başlangıç enerjisine sahip bir elektron demeti tertibatı yerleştirildi.
- Potansiyel bir fark yaratarak elektronların hareketini hızlandırmak için bir voltaj kaynağı kuruldu.
- Elektron ışınının akışı metalik bir kristale doğru yönlendirildi; bu durumda nikel.
- Nikel kristaline etki eden elektronların sayısı ölçüldü.
Deneyin sonunda Davisson ve Germer, elektronların farklı yönlere dağıldığını tespit etti.
Bilim adamları, farklı yönlere sahip metalik kristaller kullanarak deneyi tekrarlayarak aşağıdakileri tespit etti:
- Elektron ışınının metalik kristal içinden saçılması, ışık ışınlarının girişim ve kırınımı olgusuyla karşılaştırılabilirdi.
- Elektronların çarpma kristali üzerindeki yansıması, teorik olarak de Broglie elektron dalgası teorisine göre tanımlaması gereken yörüngeyi tanımladı.
Kısacası, Davisson ve Germer deneyi, elektronların ikili dalga-parçacık yapısını deneysel olarak doğruladı.
Sınırlamalar
De Broglie atom modeli, elektronun hareket ettiği yörünge üzerindeki tam konumunu tahmin etmez.
Bu modelde elektronlar, belirli bir konum olmaksızın yörünge boyunca hareket eden dalgalar olarak algılanır ve böylece elektronik bir yörünge kavramı ortaya çıkar.
Ayrıca, Schrödinger modeline benzer olan de Broglie atom modeli, elektronların aynı eksenleri (dönüşleri) etrafında dönmelerini dikkate almaz.
Elektronların içsel açısal momentumu göz ardı edilerek, bu atom altı parçacıkların uzaysal değişimleri ihmal edilmektedir.
Aynı şekilde, bu model de göreceli etkilerin bir sonucu olarak hızlı elektronların davranışındaki değişiklikleri hesaba katmaz.
İlgi makaleleri
Schrödinger'in atom modeli.
Chadwick'in atom modeli.
Heisenberg atom modeli.
Perrin'in atom modeli.
Thomson'ın atom modeli.
Dalton'un atom modeli.
Dirac Jordan atom modeli.
Demokritos'un atom modeli.
Bohr'un atom modeli.
Referanslar
- Bohr'un Kuantum Teorisi ve De Broglie Dalgaları (nd). Ne.phys.kyushu-u.ac.j adresinden kurtarıldı
- Louis de Broglie - Biyografik (1929). © Nobel Vakfı. Nobelprize.org'dan kurtarıldı
- Louis-Victor de Broglie (nd). Kurtarıldı: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Kurtarıldı: britannica.com
- De Broglie'nin atom modeli. Ulusal Uzaktan Eğitim Üniversitesi. İspanya. Kurtarıldı: ocw.innova.uned.es
- Maddenin Dalgaları, Louis De Broglie (nd). Kurtarıldı: hiru.eus
- Von Pamel, O. ve Marchisio, S. (nd). Kuantum mekaniği. Ulusal Rosario Üniversitesi. Fceia.unr.edu.ar'dan kurtarıldı