Explicación teórica de Bohr del espectro del átomo de hidrógeno

La teoría del átomo de hidrógeno de Bohr es una teoría semiclásica que explica la estructura de los átomos de hidrógeno. Fue propuesto por N. Bohr en 1913 combinando el concepto cuántico de M. Planck, el principio de combinación de Rydberg-Ritz y el modelo de estructura nuclear de E. Rutherford. Los supuestos básicos de la teoría de Bohr son: ①Los electrones fuera del núcleo sólo pueden moverse en una serie de órbitas estacionarias libres de radiación. Este estado de equilibrio mecánico especial puede manejarse mediante métodos de la mecánica clásica. (2) Cuando un átomo pasa de un estado estable con energía Ei a otro estado estable con energía Ef, se genera radiación (o absorción). Al principio y al final de la transición, la relación entre la frecuencia de radiación v y las dos energías en estado estacionario está determinada por la siguiente fórmula:

|Ei-Ef|=hv.

Según Bohr Partiendo de los supuestos básicos, se pueden derivar las fórmulas del sistema Balmer, el sistema Paschen, el sistema Lyman, el sistema Brara, el sistema Discoverer y el sistema Humphrey del espectro del átomo de hidrógeno.

Bohr también asumió que la interacción entre electrones y núcleos es principalmente fuerza de Coulomb. Bohr creía que los electrones se movían en círculos alrededor del núcleo.

La teoría de Bohr rompió los conceptos clásicos y propuso conceptos extremadamente importantes como el estado estacionario, las condiciones de cuantificación, los niveles de energía discretos y las transiciones entre niveles de energía. Fue la primera vez que se explicó teóricamente la experiencia del átomo de hidrógeno. espectros. Reglas y grandes logros. Por otro lado, la teoría de Bohr aún no ha escapado de las cadenas de la teoría clásica y, por tanto, tiene grandes limitaciones. La teoría correcta debería basarse en la mecánica cuántica.

De hecho, según la mecánica cuántica, cuando un átomo está en estado estacionario, su densidad de probabilidad no cambia con el tiempo. La densidad de carga de un átomo está determinada por su densidad de probabilidad y la carga del electrón. Un sistema de distribución de carga estable no produce radiación electromagnética, por lo que los átomos no irradian ondas electromagnéticas cuando están en un estado estable. Durante la transición atómica, se sabe que la densidad de probabilidad oscila con el tiempo con una frecuencia de v=|Em-En|/h, que es exactamente la misma que da la teoría de Bohr. La oscilación de la densidad de probabilidad a lo largo del tiempo significa que la probabilidad de encontrar electrones alrededor oscilará con el tiempo, por lo que la distribución de carga de los átomos también oscilará con el tiempo y, por supuesto, los átomos irradiarán. De esta forma, hemos explicado satisfactoriamente el mecanismo interno de la radiación (absorción) de ondas electromagnéticas durante las transiciones atómicas.