ملخص التركيب الذري، الفيزياء

نموذج بور لذرّة الهيدروجين

• طاقة التأيّن: أقلّ طاقة لازمة لتحرير الإلكترون من الذّرّة دون إكسابه طاقة حركية.
• يدور الإلكترون حول البروتون (النواة) في مسارات دائرية تحت تأثير قوة التجاذب الكهربائي.
• توجد مدارات محدّدة (مستويات طاقة) مسموح للإلكترون بأن يحتلّها، وإذا بقي في مستوى الطاقة نفسه فلا يشعّ طاقة ولا يمتصّها.
• يشعّ الإلكترون طاقة أو يمتصّها فقط إذا انتقل من مستوى طاقة إلى مستوى آخر. فعند انتقال الإلكترون من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقلّ، فإنّه يشعّ فوتونًا طاقته تساوي الفرق بين طاقتي المستويين، أتأمّل الشكل (10/أ). ويمكن أيضًا أن يمتص الإلكترون فوتونًا، وينتقل إلى مستوى طاقة أعلى عندما تكون طاقة الفوتون الممتصّ مساوية لفرق الطاقة بين المستويين، أتأمّل الشكل (10/ب).
• وفي كلتا الحالتين فإنّ طاقة الفوتون ($E$) المنبعِث أو الممتصّ يُعبَّر عنها بالعلاقة الآتية: $E = |E_f - E_i| = hf$
• المدارات المسموح للإلكترون أن يحتلها هي تلك التي يكون فيها مقدار زخمه الزاويّ $L = m_e v r$ يساوي عددًا صحيحًا من مضاعفات $\hbar$ حيث $\hbar = \frac{h}{2\pi} = 1.05 \times 10^{-34}\ \text{J.s}$ أيْ إنّ: $L = n\hbar = m_e v r$

الأطياف الذرّيّة

• طيف الانبعاث الخطّي: طيف يتكوّن من خطوط غير متصلة (منفصلة) على خلفية سوداء.
• طيف الامتصاص الخطّي: طيف يحتوي خطوطًا معتمة منفصلة على خلفية مضيئة، ناتجة من فقدان أطوال موجيّة معيّنة امتصّتها ذرات الغاز.
• لأنّ الأطوال الموجيّة المحدّدة من الطيف التي تمتصّها ذرات عنصر معيّن هي الأطوال الموجيّة نفسها التي تشعّها؛
• لذا يُعدّ طيف العنصر صفة مميّزة خاصّة به كالبصمة للإنسان، ولا يمكن لعنصرين أن يكون لهما الطيف الخطّي نفسه.

نموذج بور وطيف ذرّة الهيدروجين

• المقدار $\frac{13.6\,e}{hc}$ يساوي $1.097 \times 10^{7}\ \text{m}^{-1}$، قيمة ثابت يُسمّى ثابت ريدبيرغ ($R_H$)؛ لذا فإنّ: $\frac{1}{\lambda} = R_H\left|\frac{1}{n_f^2} - \frac{1}{n_i^2}\right|$

الربط بالتكنولوجيا

• وتطبيقات الليزر في الطب متعددة، منها استخدامه في عمليات تصحيح البصر مثل الليزك لتحسين النظر، وعلاج بعض الأمراض الجلدية بدقة دون تدخل جراحي.
• أما في الاتصالات، فتُستخدم أشعة الليزر في نقل البيانات بسرعة كبيرة عبر الألياف الضوئية.
• كذلك يُستفاد من الليزر في السيارات ذاتية القيادة عبر أنظمة تساعد المركبة على التعرف على البيئة المحيطة.

الطبيعة الموجيّة-الجُسيميّة المزدوجة

• $\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}$
• وعند حساب طول موجة دي بروي المصاحِبة لجسم كبير (جاهري)، نجد أنّها صغيرة جدًّا بل أصغر بكثير من أبعاد الجسم.
• وفي المقابل، فإنّ طول موجة دي بروي المُصاحِبة لجُسيم صغير مثل الإلكترون قريب من قيمة المسافة الفاصلة بين الذرات في الموادّ الصُّلبة.