FYZIKA MIKROSVĚTA

ZÁKLADY KVANTOVÉ FYZIKY

Modely atomů

Rozdělení podle historického vývoje

THOMSONŮV MODEL

(PUDINKOVÝ)

1897

atom je kulička o poloměru 10-10 m , uvnitř této kuličky je rovnoměrně rozložen kladný náboj, v kterém "plave" tolik elektronů (jako rozinky v pudinku), že atom je navenek neutrální

nedostatek

nevysvětluje původ sil, které brání tomu, aby se kladný náboj nerozletěl působením odpudivé Coulombovské síly

RUTHERFORDŮV MODEL

(PLANETÁRNÍ)

1911

podnětem pro změnu názoru na struktury atomu byl objev atomového jádra

 atom skládá z kladně nabitého jádra, kolem kterého obíhají záporně nabité elektrony obdobně jako planety obíhají Slunce

nedostatek

pohybující se elektron kolem jádra vysílá elmag. záření a tudíž ztrácí svou energii a rychle padá působením přitažlivé elektrické síly do jádra (zhroucení atomu) 

BOHRŮV MODEL

(KVANTOVÝ)

1913

založen na dvou postulátech

1) Elektron se může bez vyzařování energie pohybovat kolem jádra jen po určitých drahách (orbitech).

2) Elektron vyzařuje nebo přijímá energii pouze při přechodu z jednoho stacionárního stavu do druhého, přičemž platí 

E = En - Em = E3 - E2 = h . f

vysvětloval
 čárový charakter atomového spektra (každá čára představuje vyzářenou energii určité frekvence)

základní a excitovaný stav atomu (základní stav = stav s nejnižší energií, excitované stavy = stavy s vyššími hodnotami energie)

kvantování energie = univerzální vlastnost objektů mikrosvěta

nedostatek

model není prostorový

SOMMERFELDŮV MODEL

elektron se pohybuje po elipsách

každý elektron charakterizován čtyřmi kvantovými čísly

počet a uspořádání elektronů se řídí Pauliho vylučovacím principem

SCHRÖDINGERŮV MODEL

(KVANTOVĚ-MECHANICKÝ)

1926

zavádí pravděpodobnostní výskyt elektronu v atomu

pracuje s vlnovou funkcí ψ (matematická funkce popisující přípustný stav částice, v podstatě vyjadřuje závislost amplitudy de Broglieovy vlny na prostorových souřadnicích a čase)

kvantový stav = fyzikální stav mikročástice přípustný z hlediska kvantové teorie

druhá mocnina ψ2 vyjadřuje hustotu pravděpodobnosti výskytu částice v prostoru  

Heisenbergovy relace neurčitosti

hodnota redukované Planckovy konstanty = 1,054 . 10-34 J.s (velmi malé číslo)

↓

na úrovni makrosvěta: v běžném životě člověka se neprojeví

na úrovni mikrosvěta: hmotnost elektronu (10-31 kg), rozměr atomu (10-10 m) se relace neurčitosti projeví naplno 

zjednodušený popis a vysvětlení relace neurčitosti

buď víme, kde elektron je, ale nevíme nic o tom, kam a jak rychle se pohybuje;

nebo víme, kam a jak rychle se pohybuje, ale nevíme nic o tom, kde je

PODÍVEJ SE