Bohr Atom Modeli

[dogangunes]

Her atomun bir çekirdeği ve elektronları olduğu anlaşılmıştı. Thomson, atomik hacmin pozitif elektrik yüküyle dolu olduğunu elektronların da bu pozitif yüklü ortamda gömülü, hareket edemez durumda bulunduğunu tasarlamıştı.

Rutherford'un modelindeki elektronlar ise durgun olamaz. Bu elektronlar, kütlenin ve pozitif yükün yoğunlaştığı çekirdek tarafından çekilir. Buna göre elektronlanrı çeken elektrostatik kuvvete karşı onları yerinde tutacak hiçbir kuvvet yoktur. Klasik fizik ( o zamana dek bilinen fizik yasalarına) göre eletronlar ivmelendirilmiş elektrikle yüklü parçacıklar olarak ışıma yaparak saniyenin yüz milyonda biri kadar bir sürede (yol bu kadar) spiral bir hareketle çekirdek üzerine düşmelidir.

Doğrudan denendiği başka olgularda başarılı olan elektromanyetik kuram, bu öngörüde başarılı olamadı. Çünkü çekirdekli atımunu yaşadığı bir gerçekti. Bu çelişki şu anlama geliyor: Makroskopik dünyada geçerli olan fizik yasaları, atomal boyutta, yani mikroskopik dünyada geçerli olmamaktadır.

İncelenen olayın ölçeği küçüldükçe klasik fiziğin geçerliliği de azalıyor ve atom anlaşılmak istenirse, kesinlikle dalgaların parçacık gibi, parçacıkların da dalgalar gibi davrandığını dikkate almalıyız. Günlük yaşantımızdan edinilenn kavramlarla Kuantum Kuramı'nın kavramları arasında hiçbir bağlantı yok ne yazık ki.

Niels Bohr, zamanındaki çağdaş bulguları birleştiren bir kuram üretti. Onun önünde biriken denel sonuçlar ve kendi buluşları şöylece özetlenebilir:

1. Rutherford'un 1911'de varlığını kanıtladığı çok yoğun, çok küçük hacimde istiflenmiş, pozitif yüklü atom çekirdeği; bu çekirdek çevresinde dolanan elektronlar.

2.Gaz halindeki atomların verdiği çizgisel tayf (spektrum) ve tayf çizgileriyle ilgili yasalar

3. Her elementin, insanlardaki parmak izi gibi, kendine özgü x-ışınları tayfı vermesi

4. Bütün bunları birbirine bağlamayı olanaklı kılan, Planck'ın 1900'de açıkladığı Kuantum Kuramı.

Bohr, yaklaşık 40 yıl yeni fiziğin, yani Kuantum Kuramı'nın, 1920'lerdeki aşamasının, Einstein'e karşı bilimsel itirazların en büyük adıdır.

Negatif yüklü, pek küçük kütleli elektronlar, pozitif yüklü olan ve neredeyse atomun kütlesinin tümünü taşıyan pozitif çekirdeğin çekimiyle neden çekirdek üzerine düşmüyor? Elektronlar her enerjiyi değil de belli enerjileri alabildiği için.

Daha 1885'te J. Johann Balmer (1825-1898), hidrojen spekturmunun görünür bölgesini incelemiş ve her çizginin belli bir dalga boyuna karşılık geldiğini denel olarak göstermişti. İşte bu spektrum çizgilerinin aynı zamanda hidrojen atomu içindeki ayrı enerji düzeylerini de gösterdiğini Bohr gördü.

Bohr, hidrojen atomunda her enerji düzeyinin belirli ve sabit bir enerjisi olduğunu anladı. Atom içindeki elektron işte bu belirli enerjileri alabiliyor, ama bunlar arasındaki herhangi bir enerji değerini alamıyordu. Işığın 'atomu' yani ışığın kuantumu fotondu. Bir madde, bir, iki, üç, dört,... foton alabilir ya da salabilirdi. Ama sözgelimi bir buçuk, iki buçuk foton alıp veremezdi.

Beyaz ışık, farklı dalga boyundaki ışınlar içerir. Newton, ışığa bakmaya başladığında ilk bulduğu şey beyaz ışığın renklerin karışımı olduğuydu. Bayaz ışık, bir cam prizmadan geçirildiğinde kırmızı ışık en az, mor ışık en çok kırılır. Kırmızıdan mora doğru, arada turuncu, sarı, yeşil, mavi ve menekşe renkle yer alır. Kırmızı ışğın dalga boyu, mor ışığınkinden daha uzundur.

Aslında görünen ışık uzun bir skalanını yalnızca küçük bir parçasıdır; tıpkı işitebileceğimizden daha yüksek ve daha alçak notalar içeren müzik skalası gibi. Işık skalası, frekans adı verilen sayılarla düzenlenir. Sayılar büyüdükçe ışık kırmızıdan maviye, mora ve mor ötesine geçer. Morötesi ışığı görekmeyiz ama bu, fotoğraf filmlerini etkiler. Bu hala ışıktır, ama sadece sayı farklıdır.

Eğer sayıyı artırmayı düşünürsek x-ışınlarına, gama ışınlarına ve ötesine erişiriz. Eğer ötei yönde değiştirirsek, maviden kırmızıya, kızılötesi(ısı) dalgalarına sonra televizyon ve radyo dalgalarına varırırız.

Newton, ışığın taneciklerden oluştuğunu düşünmüş ve bunlara " cisimcik" (korpüskül) adını vermişti. Bunda haklıydı (ama bu sonuca vardıran akıl yürütmesinde hatalıydı). Işığın taneciklerden oluştuğunu biliyoruz; çünkü üzerine ışık düştüğünde tıkırdayan, çok duyarlı bir alet kullanır ve görürürz ki ışık zayıfladığında her tıkırtının sesi hâlâ aynı şiddetle çıkmakta, yalnız aralıkları uzamaktadır. Demek ki ışık yağmur damlalarına benzer -her bir küçük ışık topağına bir foton denir- ve ışığın hepsi aynı renkteyse "yağmur damlalarının" hepsi aynı boydadır.

Elektromanyetik dalgaların farklı dalga boyundaki bileşenlerine ayrılmasına spektrum (tafy) denir. Beyaz ışığın prizmadan geçmesiyle oluşan renk kurdelası, bir fotoğraf filmi üzerine kaydedilir. Böylesi düzeneklere spekrograf (tayfölçer) denir. Işık, bant ya da renk spektrumu şeklinde ayrılır.

Beyaz ışığın spekrumu, kesiksiz bir renk bandı şeklindedir. Yani beyaz ışğın spekturumu, süreklidir. Gaz halindeki atomların spekturumu ise belirli sayıda renkli çizgiler ve bunlar arasında oluşan karanlık çizgiler taşır. Gaz halindeki atomların verdiği bu tip kesikli spektrumlara çizgi spektrumu denir. Gaz atomların tümü çizgi spektrumu verir.