በዴንማርክ ሳይንቲስት ኒልስ ቦህር የተፈጠረ ሞዴል እስኪመጣ ድረስ የአቶም አወቃቀር በፊዚክስ ሊቃውንት ዘንድ አከራካሪ ርዕስ ሆኖ ለረጅም ጊዜ ነበር። እሱ የሱባቶሚክ ቅንጣቶችን እንቅስቃሴ ለመግለጽ የሞከረ የመጀመሪያው አልነበረም፣ ነገር ግን የአንደኛ ደረጃ ቅንጣትን በአንድ ጊዜ ወይም በሌላ ጊዜ የመተንበይ ችሎታ ያለው ወጥ የሆነ ንድፈ ሃሳብ ለመፍጠር ያስቻለው እድገቶቹ ናቸው።
የህይወት መንገድ
ኒልስ ቦህር ጥቅምት 7 ቀን 1885 በኮፐንሃገን ተወለደ እና እዛው ህዳር 18 ቀን 1962 አረፈ። እሱ ከታላላቅ የፊዚክስ ሊቃውንት አንዱ ነው ተብሎ ይታሰባል ፣ እና ምንም አያስደንቅም-የሃይድሮጂን-መሰል አተሞችን ወጥነት ያለው ሞዴል መገንባት የቻለው እሱ ነው። በአፈ ታሪክ መሰረት ፣ እንደ ፕላኔቶች ያለ ነገር በአንድ የተወሰነ የብርሃን ብርቅዬ ማእከል ዙሪያ እንዴት እንደሚሽከረከር በሕልም አይቷል ። ይህ ስርዓት ወደ በጥቃቅን መጠን ተቀይሯል።
ከዛ ጀምሮ ቦህር ህልሙን ወደ ቀመሮች እና ጠረጴዛዎች የሚተረጉምበትን መንገድ በትኩረት ሲፈልግ ቆይቷል። ስለ ፊዚክስ ዘመናዊ ሥነ-ጽሑፍን በጥንቃቄ በማጥናት, በቤተ ሙከራ ውስጥ በመሞከር እና በማሰብ, የእሱን ማሳካት ችሏልግቦች. የትውልድ ዓይናፋርነት እንኳን ውጤቱን ከማተም አልከለከለውም: በብዙ ተመልካቾች ፊት ለመናገር አፍሮ ነበር, ግራ መጋባት ጀመረ, እናም ተመልካቹ ከሳይንቲስቱ ማብራሪያ ምንም አልገባቸውም.
ቀዳሚዎች
ከቦህር በፊት ሳይንቲስቶች የክላሲካል ፊዚክስ መለጠፍን መሰረት በማድረግ የአቶምን ሞዴል ለመፍጠር ሞክረዋል። በጣም የተሳካው ሙከራ የኧርነስት ራዘርፎርድ ነው። በበርካታ ሙከራዎች ምክንያት ኤሌክትሮኖች በመዞሪያቸው ውስጥ የሚንቀሳቀሱበት ግዙፍ አቶሚክ ኒውክሊየስ ስለመኖሩ መደምደሚያ ላይ ደርሷል። በሥዕላዊ መልኩ እንዲህ ዓይነቱ ሞዴል ከሥርዓተ ፀሐይ አሠራር ጋር ተመሳሳይነት ስላለው የፕላኔቷ ስም ከጀርባው ተጠናክሯል.
ነገር ግን ጉልህ የሆነ ችግር ነበረው፡ ከራዘርፎርድ እኩልታዎች ጋር የሚዛመደው አቶም ያልተረጋጋ ሆኖ ተገኘ። ፈጥኖም ይሁን ዘግይቶ በኒውክሊየስ ዙሪያ በሚዞሩ ምህዋሮች ውስጥ እየተጣደፉ የሚንቀሳቀሱ ኤሌክትሮኖች አስኳል ላይ መውደቅ ነበረባቸው እና ጉልበታቸው በኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ላይ ይውላል። ለቦህር፣ ራዘርፎርድ ሞዴል የራሱን ፅንሰ-ሀሳብ ለመገንባት መነሻ ሆነ።
የቦህር የመጀመሪያ ልጥፍ
የቦህር ዋና ፈጠራ የአተም ፅንሰ-ሀሳብ ግንባታ ላይ ክላሲካል ኒውቶኒያን ፊዚክስ ጥቅም ላይ የዋለው ውድቅ ነበር። በቤተ ሙከራ የተገኘውን መረጃ ካጠና በኋላ፣ እንዲህ ያለው አስፈላጊ የኤሌክትሮዳይናሚክስ ህግ እንደ ወጥነት ያለው የተፋጠነ እንቅስቃሴ ያለ ሞገድ ጨረሮች በአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ዓለም ውስጥ አይሰራም የሚል መደምደሚያ ላይ ደርሰዋል።
የእሱ ነጸብራቅ ውጤት ይህን የሚመስል ህግ ነበር፡ የአቶሚክ ስርዓት የተረጋጋ የሚሆነው ሊቆሙ ከሚችሉት በአንዱ ውስጥ ከሆነ ብቻ ነው።(ኳንተም) ግዛቶች እያንዳንዳቸው ከተወሰነ ኃይል ጋር ይዛመዳሉ። የዚህ ህግ ትርጉም፣ በሌላ መልኩ የኳንተም ግዛቶች (postulate of quantum states) ተብሎ የሚጠራው፣ አቶም እንዲህ ባለ ሁኔታ ውስጥ ሲሆኑ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች አለመኖራቸውን ማወቅ ነው። እንዲሁም፣ የመጀመርያው ፖስትልት መዘዝ በአተም ውስጥ የኃይል ደረጃዎች መኖራቸውን ማወቅ ነው።
የድግግሞሽ ህግ
ነገር ግን፣ መረጋጋት ማንኛውንም አይነት መስተጋብር ስለሚክድ አቶም ሁል ጊዜ በተመሳሳይ የኳንተም ሁኔታ ውስጥ መሆን እንደማይችል ግልፅ ነበር፣ ይህም ማለት ዩኒቨርስም ሆነ እንቅስቃሴ በውስጡ አይኖርም። የሚታየው ተቃርኖ የተፈታው የድግግሞሽ ደንብ በመባል በሚታወቀው የቦህር አቶሚክ መዋቅር ሞዴል ሁለተኛ ፖስታ ነው። አቶም ከአንዱ ኳንተም ሁኔታ ወደ ሌላ በተመጣጣኝ የሃይል ለውጥ፣ ኳንተም በማምጣት ወይም በመምጠጥ ከአንድ ኳንተም ሁኔታ ወደ ሌላ መንቀሳቀስ ይችላል፣የዚህም ሃይል በቋሚ መንግስታት ሃይሎች መካከል ካለው ልዩነት ጋር እኩል ነው።
ሁለተኛው ፖስታ ደግሞ ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስን ይቃረናል። እንደ ማክስዌል ቲዎሪ፣ የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ ተፈጥሮ የጨረራውን ድግግሞሽ ሊጎዳ አይችልም።
Atom spectrum
የቦህር ኳንተም ሞዴል የተቻለው የአቶምን ስፔክትረም በጥንቃቄ በማጥናት ነው። ለረጅም ጊዜ ሳይንቲስቶች የሰማይ አካላትን እይታ በማጥናት ከሚጠበቀው ያልተቋረጠ የቀለም ክልል ይልቅ የአቶም ስፔክትሮግራም መቋረጡ ያሳፍራሉ. ደማቅ ቀለም ያላቸው መስመሮች እርስ በርስ አይፈሱም, ነገር ግን በአስደናቂ ጨለማ ቦታዎች ተለያይተዋል.
የኤሌክትሮን ሽግግር ቲዎሪ ከአንድ ኳንተም ሁኔታ ወደሌላው ይህንን እንግዳ ነገር ገልጿል። ኤሌክትሮን ከአንዱ የኢነርጂ ደረጃ ወደ ሌላ ሲዘዋወር፣ ከእሱ ያነሰ ሃይል ወደ ሚፈለግበት፣ በስፔክትሮግራም ውስጥ የሚንፀባረቀውን ኳንተም አወጣ። የቦህር ቲዎሪ ወዲያውኑ እንደ ሃይድሮጂን ባሉ ቀላል አተሞች እይታ ላይ ተጨማሪ ለውጦችን የመተንበይ ችሎታ አሳይቷል።
ጉድለቶች
የቦህር ቲዎሪ ከክላሲካል ፊዚክስ ጋር ሙሉ በሙሉ አልተቋረጠም። እሷ አሁንም በኒውክሊየስ የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ውስጥ የኤሌክትሮኖች ምህዋር እንቅስቃሴን ሀሳብ ጠብቋል። ከአንዱ የማይንቀሳቀስ ግዛት ወደ ሌላ በሚሸጋገርበት ጊዜ የቁጥር አወሳሰድ ሃሳብ የፕላኔቶችን ሞዴል በተሳካ ሁኔታ ያሟላ ቢሆንም አሁንም ሁሉንም ቅራኔዎች አልፈታም።
ምንም እንኳን በቦህር ሞዴል ብርሃን ኤሌክትሮን ወደ ጠመዝማዛ እንቅስቃሴ ውስጥ ገብቶ ወደ ኒውክሊየስ ውስጥ መውደቅ፣ ያለማቋረጥ ሃይልን እያበራ፣ ለምን ወደ ከፍተኛ የሃይል ደረጃ ሊያድግ እንደማይችል ግልፅ አልሆነም። በዚህ ሁኔታ ሁሉም ኤሌክትሮኖች ፈጥኖም ሆነ ዘግይቶ ወደ ዝቅተኛው የኢነርጂ ሁኔታ ያበቃል, ይህም ወደ አቶም መጥፋት ይመራዋል. ሌላው ችግር ንድፈ ሃሳቡ ያላብራራላቸው በአቶሚክ ስፔክትራ ውስጥ ያልተለመዱ ችግሮች ነበሩ። እ.ኤ.አ. በ 1896 ፒተር ዘማን አስገራሚ ሙከራ አድርጓል። በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ አቶሚክ ጋዝ አስቀመጠ እና ስፔክትሮግራም ወሰደ. አንዳንድ የእይታ መስመሮች ወደ ብዙ ተከፋፈሉ። በቦህር ቲዎሪ ውስጥ እንዲህ ያለው ተፅዕኖ አልተገለጸም።
በቦህር መሰረት የሃይድሮጅን አቶም ሞዴል መገንባት
የንድፈ ሃሳቡ ድክመቶች ቢኖሩም ኒልስ ቦህር የሃይድሮጂን አቶም እውነተኛ ሞዴል መገንባት ችሏል። ይህን ሲያደርግ የድግግሞሽ ህግን እና የክላሲካል ህጎችን ተጠቅሟልመካኒኮች. የቦህር ስሌት የኤሌክትሮን ምህዋሮች ሊኖሩ የሚችሉትን ራዲየስ ለማወቅ እና የኳንተም ግዛቶችን ኃይል ለማስላት የቦህር ስሌት በጣም ትክክለኛ ሆኖ በሙከራ ተረጋግጧል። የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ልቀት እና የመጠጣት ድግግሞሾች በስፔክትሮግራም ላይ ያሉ የጨለማ ክፍተቶች ካሉበት ቦታ ጋር ይዛመዳል።
በመሆኑም የሃይድሮጅን አቶምን ምሳሌ በመጠቀም እያንዳንዱ አቶም የተለየ የኢነርጂ መጠን ያለው የኳንተም ሥርዓት እንደሆነ ተረጋግጧል። በተጨማሪም ሳይንቲስቱ የደብዳቤ ልውውጥን መርህ በመጠቀም ክላሲካል ፊዚክስን እና የእሱን ፖስቶች የሚያዋህድበትን መንገድ መፈለግ ችሏል። የኳንተም ሜካኒክስ የኒውቶኒያን ፊዚክስ ህጎችን እንደሚያጠቃልል ይገልጻል። በአንዳንድ ሁኔታዎች (ለምሳሌ፣ የኳንተም ቁጥሩ በቂ ከሆነ) ኳንተም እና ክላሲካል ሜካኒኮች ይሰባሰባሉ። ይህ የተረጋገጠው በኳንተም ቁጥሩ ሲጨምር በኒውቶኒያን ፅንሰ-ሀሳቦች እንደተጠበቀው የጨለማ ክፍተቶች ርዝመታቸው በመቀነሱ ሙሉ ለሙሉ መጥፋት ምክንያት ነው።
ትርጉም
የደብዳቤ መመሪያው መግቢያ ልዩ የኳንተም መካኒኮች መኖራቸውን ለማረጋገጥ አስፈላጊ መካከለኛ ደረጃ ሆኗል። የቦህር አቶም ሞዴል የሱባቶሚክ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ የበለጠ ትክክለኛ ንድፈ ሃሳቦችን ለመገንባት ለብዙዎች መነሻ ሆኗል። ኒልስ ቦህር የቁጥር ደንብ ትክክለኛ አካላዊ ትርጓሜ ማግኘት አልቻለም፣ ነገር ግን የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ሞገድ ባህሪ በጊዜ ሂደት ብቻ ስለተገኘ እሱ ይህን ማድረግ አልቻለም። ሉዊስ ደ ብሮግሊ፣ የቦኽርን ንድፈ ሐሳብ በአዲስ ግኝቶች ማሟያ፣ እያንዳንዱ ምህዋር እንዳለው አረጋግጧል፣ እንደሚለው።ኤሌክትሮን የሚያንቀሳቅሰው ከኒውክሊየስ የሚሰራጨው ሞገድ ነው. ከዚህ አንፃር፣ የአቶም ቋሚ ሁኔታ በጉዳዩ ውስጥ እንዲፈጠር ተደርጎ መታየት የጀመረው ማዕበሉ በኒውክሊየስ ዙሪያ ሙሉ አብዮት ካደረገ በኋላ ሲደግም ነው።
