ボーンの原子物理学の原理の案内
原子構造とスペクトル
原子物理学の分野は、19世紀後半から20世紀初頭にかけて急速に進歩しました。特に重要な進展は、原子の構造と、それがどのように光と相互作用するかについての理解でした。古典物理学では、原子は物質の最小単位と考えられていましたが、新しい実験結果は、原子がさらに小さな粒子で構成されていることを示唆していました。
前期量子論
これらの実験結果の中で最も重要なものの一つに、原子がなぜ特定の周波数または色の光だけを放出または吸収するのかという疑問を提起した、特定の元素によって放出される光の離散スペクトルがありました。この現象を説明するために、マックス・プランク、アルバート・アインシュタイン、ニールス・ボーアなどの物理学者は、前期量子論として知られる新しい一連の原理を開発しました。
ボーアの原子模型
1913年、ニールス・ボーアは、原子構造の理解に革命をもたらした原子模型を提案しました。古典物理学は、原子核の周りを回る電子は電磁放射を放出し、エネルギーを失い、最終的には原子核にらせん状に落下すると予測していました。ボーアはこの問題を、電子が特定の許容エネルギー準位でのみ原子核の周りを回ることができるという、大胆で斬新な仮説を立てることで解決しました。
量子の仮定
ボーアによれば、電子はこれらの許容準位間を遷移するときにのみ、電磁放射を放出または吸収し、放出または吸収される放射線の周波数は2つのエネルギー準位間のエネルギー差によって決まります。この仮説は、観測された原子のスペクトル線の離散的な性質を説明することに成功しました。さらに、ボーアの模型は、異なる元素のスペクトル線の特定の周波数を、驚くほどの精度で予測することができました。