Енергетски нивои електрона у атому. Квантизација Објашњење: Ваве-Партицле Дуалити

Овај чланак вам говори када су откривени нивои енергије. Исто тако, како су објашњени и како се примјењује такво својство материје као квантизација енергије електрона у атому.

Муња и мермер

Структура супстанци је заинтересовала човечанство јер је постало могуће поставити апстрактна питања без бриге о храни. Такви страшни феномени као муње, поплаве, суше, изазвали су ужас. Немогућност да се објасни шта се дешава уоколо, довело је до идеје љутитих богова који су тражили жртве. И сваки дан, људи су покушавали некако научити како да предвиде време како би били спремни за следећу катаклизму. Чињеница да се супстанце састоје од веома малих честица, погодили су стари Грци. Они су приметили да мермерне степенице, на којима је много људи прошло деценијама, мењају облик, што значи да свака нога узима са собом део камена. Од овог открића до концепта шта су енергетски нивои, то је веома далеко иу времену иу смислу знања. Међутим, управо та напомена направљена пре више од три хиљаде година довела је нашу науку до модерног погледа.

Рутхерфорд и Бор

Почетком двадесетог века, захваљујући експериментима са електричном енергијом, већ је било познато да је минимална честица која носи све хемијске особине супстанце атом. Генерално, био је електрично неутралан, али је садржавао позитивне и негативне елементе. Научници су морали да схвате како се дистрибуирају. Предложено је неколико модела, од којих је један чак назван "лепиња са грожђицама". Фамоус Рутхерфордово искуство показали су да постоји тешка позитивна језгра у центру атома, док је негативни набој концентрисан у малим светлосним електронима који ротирају на периферији. Енергетски нивои електрона у атому и процес њиховог откривања довели су физику до пробоја. Према Маквелловим једначинама, сваки покретни објект генерише поље, које непрестано зрачи енергију у свемир. Дакле, поставило се питање: зашто се електрони ротирају у атомима, али се не зраче и не падају на нуклеус, губећи енергију? Хвала Борове постулате постало је јасно да електрони заузимају одређене нивое енергије у атому и, пошто су у овим стабилним орбитама, не губе енергију. Ова теоријска теза је захтевала физичко оправдање.

Планцк и ласери

Када је Мак Планцк, покушавајући да поједностави решење неких једначина, увео концепт кванта, почела је нова ера у физици. То се назива не-класичним периодом и повезано је са бројним значајним открићима која су фундаментално промијенила живот човјечанства. Као и пеницилин у медицини, квант у физици је претворио читав систем знања. Важно је напоменути да нове формуле нису порицале, већ су, напротив, потврдиле претходне закључке. У условима расутих тела, макродистенција, нормалних брзина, они су постали познати и разумљиви закони. Квантна физика је помогла одговорити на многа питања, укључујући и зашто постоје нивои енергије електрона у атому. Постало је јасно да електрони могу скакати из једне орбите у другу. У овом случају, у зависности од правца скока, дошло је до апсорпције или емисије енергије. Многа својства супстанци су изграђена управо на овим прелазима сличним скоку. Због чињенице да постоје нивои енергије у атомима, раде ласери, постоји спектроскопија, могуће је креирати нове материјале.

Вал и фотон

Међутим, сам феномен квантизације енергије не даје јасно објашњење зашто су неки нивои стабилни и зашто удаљеност од орбите до нуклеуса у атому зависи. Спасила је нестандардна идеја. Све је почело са нескладом између резултата различитих експеримената на истим објектима. У неким случајевима, понашали су се као честице које имају масу и, према томе, инерцију: померале су плоче, ротирале ножеве. У другима - као скуп таласа који су у стању да се сијеку, пригуше или појачавају једни друге (на примјер, фотони, носиоци свјетлости). Као резултат тога, научници су морали да признају: електрони су честице и таласи. Такозвана дуалност таласних честица објашњава енергетске нивое атома. Попут таласа, електрон који се креће у кругу се суперпонира на себе. Дакле, ако се максимум "главе" поклапа са минимумом "репа", талас се смањује. На одређеним удаљеностима од центра максимуми се подударају, а електрон може постојати, као да се непрестано ослања на себе, стварајући енергетске нивое атома.

Хемија и електрон

У процесу проучавања хемијских својстава супстанци, испоставило се да су нивои сваке од њих различити. То јест, хелијска слика се разликује од слике водоника, иако се њихови атомски бројеви разликују само за један. Енергетски нивои атома хемијских елемената зависе од њиховог укупног броја. Односно, испоставља се да су горњи електрони, као што јесу, "вршили притисак" на ниже нивое, присиљавајући их да се крећу. Структура енергетске љуске атома има своје законе, који су одређени са четири главна квантна броја. Познавајући их, лако је за сваки тип хемијског елемента да израчуна нивое енергије електрона.