نظرية الكم القديمة
كيف يتم بناء الذرات؟ بحسب لما يسمى بنظرية الكم القديمة، التي أعلنها بور لأول مرة في سنة 1913م وتم تطويرها من قبل سومرفيلد بعد ثلاثة أعوام، فإن الذرات تتكون من نواة موجبة صغيرة تحيط بها إلكترونات سالبة تدور حول النواة مثل الكواكب حول الشمس. حيث تتركز كل كتلة الذرة تقريبًا في النواة. يُعطى عدد الإلكترونات من خلال "العدد الذري" للعنصر. يتم الاحتفاظ بالإلكترونات في مداراتها حول النواة عن طريق التجاذب الكهربائي، وعلى غرار الجاذبية التي تحمل الكواكب في مداراتها حول الشمس في نظامنا الشمسي. ولكن على عكس نظامنا الشمسي، يمكن أن تحدث طاقات الإلكترونات فقط بكميات ثابتة معينة، والتي تتوافق مع مدارات ثابتة معينة. هذه الكميات المميزة ، أو "الكميات" من الطاقة جعلت هذا "
كما يمكن للإلكترون في الذرة أن يقفز من مدار ثابت إلى مدار ذي طاقة أعلى، ولكن فقط إذا امتص طاقة تساوي بالضبط فرق الطاقة بين المدارات. وبالمثل، يمكن للإلكترون أن يقفز لأسفل إلى مدار مفتوح منخفض الطاقة من خلال إعطاء طاقة مساوية تمامًا لانخفاض الطاقة. هذان الحدثان هما أصل ما يسمى بأطياف الامتصاص والانبعاث للعناصر - ألوانها المميزة.
كما أن السلوك الكمي للإلكترونات يتناقض في الذرات وليس فقط مع الميكانيكا "الكلاسيكية" للسير إسحاق نيوتن، ولكن أيضًا مع النظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية، التي تم تطويرها في القرن التاسع عشر وكانت ناجحة بشكل مذهل في وصف موجات الضوء والراديو. والأسوأ من ذلك، أنه بينما يدور الإلكترون في حالة طاقة كمومية، فإنه لا يشع طاقته بعيدًا كما تتطلب النظرية الكهرومغناطيسية. بدلاً من ذلك، كما افترض بور ولكن لم يستطع تفسيره، يمكن اعتبار كل مدار كمي "حالة ثابتة"، مع حدوث خسائر أو مكاسب في الطاقة فقط عندما تقفز الإلكترونات بين الحالات الثابتة.
وفي سنة 1916 ، عزز سومرفيلد نظرية بوهر للذرة من خلال إدخال مدارات غير دائرية، بواسطة السماح بالتوجهات الكمية للمدارات في الفضاء، والأخذ في الاعتبار التباين النسبي في كتلة الإلكترون أثناء دورانه حول النواة بسرعة عالية. أثبتت نظرية بور-سومرفيلد الكمومية للذرة نجاحًا ملحوظًا في أبسط حالة، وهي ذرة الهيدروجين (إلكترون واحد يدور حول نواة). بدأت الصعوبات في الظهور، مع ذلك، بالنسبة للذرات الأكثر تعقيدًا في أوائل العشرينيات من القرن الماضي.
المراجع
history.aip.org
التصانيف
نظرية الكم تاريخ الفيزياء هندسة