The de Broglie model atom telah dicadangkan oleh ahli fizik Perancis Louis Broglie pada tahun 1924. Dalam tesis kedoktoran beliau, Broglie menegaskan dualiti gelombang-zarah elektron, meletakkan asas-asas mekanik gelombang. Broglie menerbitkan penemuan teori penting mengenai sifat jasad gelombang-gelombang pada skala atom.
Kemudian, pernyataan de Broglie ditunjukkan secara eksperimen oleh saintis Clinton Davisson dan Lester Germer, pada tahun 1927. Teori gelombang elektron De Broglie didasarkan pada cadangan Einstein mengenai sifat gelombang cahaya pada panjang gelombang pendek.
Broglie mengumumkan kemungkinan bahawa materi mempunyai tingkah laku yang serupa dengan cahaya, dan mencadangkan sifat serupa pada zarah subatom seperti elektron.
Cas elektrik dan orbit menyekat amplitud, panjang, dan frekuensi gelombang yang dijelaskan oleh elektron. Broglie menjelaskan pergerakan elektron di sekitar nukleus atom.
Ciri-ciri model atom de Broglie
Untuk mengembangkan proposalnya, Broglie mulai dari prinsip bahawa elektron mempunyai sifat ganda antara gelombang dan zarah, mirip dengan cahaya.
Dalam pengertian ini, Broglie membuat persamaan antara kedua-dua fenomena tersebut, dan berdasarkan persamaan yang dikembangkan oleh Einstein untuk mengkaji sifat gelombang cahaya, dia menunjukkan yang berikut:
- Tenaga total foton dan, akibatnya, jumlah tenaga elektron, terhasil dari produk frekuensi gelombang dan pemalar Plank (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x saat), seperti yang ditunjukkan diperincikan dalam ungkapan berikut:
Dalam ungkapan ini:
E = tenaga elektron.
h = Pemalar Plank.
f = kekerapan gelombang.
- Momentum linier foton, dan oleh itu, elektron, berbanding terbalik dengan panjang gelombang, dan kedua-dua magnitud berkaitan melalui pemalar Plank:
Dalam ungkapan ini:
p = momentum elektron.
h = Pemalar Plank.
λ = panjang gelombang.
- Momentum linier adalah hasil jisim zarah dan kelajuan zarah itu semasa perpindahannya.
Sekiranya ungkapan matematik di atas disusun semula sebagai fungsi panjang gelombang, kita mempunyai yang berikut:
Dalam ungkapan ini:
λ = panjang gelombang.
h = Pemalar Plank.
m = jisim elektron.
v = halaju elektron.
Oleh kerana h, pemalar Plank, mempunyai nilai kecil, begitu juga panjang gelombang λ. Oleh itu, adalah wajar untuk menyatakan bahawa sifat gelombang elektron hanya berlaku pada tahap atom dan subatom.
- Broglie juga berdasarkan postulat model atom Bohr. Menurut yang terakhir, orbit elektron terhad dan hanya boleh menjadi gandaan nombor bulat. Jadi:
Di mana:
λ = panjang gelombang.
h = Pemalar Plank.
m = jisim elektron.
v = halaju elektron.
r = jejari orbit.
n = integer.
Menurut model atom Bohr, yang diadopsi oleh Broglie sebagai dasar, jika elektron berperilaku seperti gelombang berdiri, satu-satunya orbit yang dibenarkan adalah mereka yang radiusnya sama dengan bilangan bulat bilangan bulat bilangan bulat λ.
Oleh itu, tidak semua orbit memenuhi parameter yang diperlukan agar elektron dapat melaluinya. Inilah sebabnya mengapa elektron hanya dapat bergerak dalam orbit tertentu.
Teori gelombang elektron de Broglie membenarkan kejayaan model atom Bohr dalam menjelaskan tingkah laku elektron tunggal atom hidrogen.
Begitu juga, ia juga menjelaskan mengapa model ini tidak sesuai dengan sistem yang lebih kompleks, iaitu atom dengan lebih daripada satu elektron.
Percubaan Davisson dan Germer
Pengesahan eksperimen model atom de Broglie berlaku 3 tahun selepas penerbitannya, pada tahun 1927.
Ahli fizik terkemuka Amerika Clinton J. Davisson dan Lester Germer secara eksperimen mengesahkan teori mekanik gelombang.
Davisson dan Germer melakukan ujian penyebaran sinar elektron melalui kristal nikel dan memerhatikan fenomena difraksi melalui medium logam.
Eksperimen yang dijalankan terdiri daripada menjalankan prosedur berikut:
- Pada mulanya, pemasangan pancaran elektron ditempatkan yang mempunyai tenaga awal yang diketahui.
- Sumber voltan dipasang untuk mempercepat pergerakan elektron dengan menimbulkan perbezaan potensi.
- Aliran pancaran elektron diarahkan ke arah kristal logam; dalam kes ini, nikel.
- Bilangan elektron yang terkena kristal nikel diukur.
Pada akhir eksperimen, Davisson dan Germer mengesan bahawa elektron tersebar ke arah yang berbeza.
Dengan mengulangi eksperimen menggunakan kristal logam dengan orientasi yang berbeza, para saintis mengesan perkara berikut:
- Penyebaran sinar elektron melalui kristal logam setanding dengan fenomena gangguan dan difraksi sinar cahaya.
- Pantulan elektron pada kristal hentaman menerangkan lintasan yang, secara teorinya, ia harus menerangkan mengikut teori gelombang elektron de Broglie.
Ringkasnya, percubaan Davisson dan Germer secara eksperimental mengesahkan sifat zarah gelombang ganda elektron.
Batasan
Model atom de Broglie tidak meramalkan lokasi tepat elektron di orbit di mana ia bergerak.
Dalam model ini, elektron dianggap sebagai gelombang yang bergerak ke seluruh orbit tanpa lokasi tertentu, sehingga memperkenalkan konsep orbit elektronik.
Selanjutnya, model atom de Broglie, yang serupa dengan model Schrödinger, tidak mempertimbangkan putaran elektron mengenai paksi yang sama (putaran).
Dengan mengabaikan momentum sudut elektron intrinsik, variasi spasial zarah subatomik diabaikan.
Dalam keadaan yang sama, model ini juga tidak memperhitungkan perubahan tingkah laku elektron pantas sebagai akibat dari kesan relativistik.
Artikel yang menarik
Model atom Schröderer.
Model atom Chadwick.
Model atom Heisenberg.
Model atom Perrin.
Model atom Thomson.
Model atom Dalton.
Model atom Dirac Jordan.
Model atom Demokrat.
Model atom Bohr.
Rujukan
- Teori Kuantum Bohr dan Gelombang De Broglie (nd). Dipulihkan dari: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - Biografi (1929). © Yayasan Nobel. Dipulihkan dari: nobelprize.org
- Louis-Victor de Broglie (nd). Dipulihkan dari: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Dipulihkan dari: britannica.com
- Model atom De Broglie. Universiti Kebangsaan Pendidikan Jarak Jauh. Sepanyol. Dipulihkan dari: ocw.innova.uned.es
- Waves Of Matter Oleh Louis De Broglie (nd). Dipulihkan dari: hiru.eus
- Von Pamel, O., dan Marchisio, S. (nd). Mekanik kuantum. Universiti Kebangsaan Rosario. Dipulihkan dari: fceia.unr.edu.ar