L'Evoluzione dei Modelli Atomici: Dalle Particelle Cariche alla Quantizzazione di Bohr

Dunque ipotizzò che gli atomi avessero una carica.

In seguito ci fu l’esperimento dei raggi catodici: prendendo un tubo vuoto e scaldandone il catodo, si osservava che questo emetteva qualcosa che permetteva il crearsi di una luminescenza sul fondo del tubo con una zona d’ombra in corrispondenza dell’anodo. Si formarono due correnti di pensiero: una pensava si trattasse di onde elettromagnetiche, l’altra di un fascio di particelle; una serie di esperimenti diedero ragione alla seconda. L’analisi delle traiettorie in un campo magnetico permise di valutare il rapporto carica/massa cioè e/m. Il problema ora era valutare le due grandezze, m ed e. Chi si occupò di questo fu Millikan. Egli misurò la carica dell’elettrone separatamente dalla massa. A conclusione del suo esperimento trovò che la carica è un multiplo intero di una carica elementare (elettrone) Bisognava ora descrivere come era costituito un atomo e soprattutto com’ erano distribuiti gli elettroni al suo interno. Nascono diversi modelli:

- MODELLO DI THOMPSON: modello a panettone

All’interno dell’atomo c’è equilibrio elettrico e gli elettroni sono disposti ad ottetti. Vantaggi: struttura stabile dell’atomo che rispetta le leggi chimiche

è costituito da un nucleo centrale piccolo intorno al quale ruotano gli elettroni. Vantaggi: spiega la deflessione α Limiti: si emanerebbero onde elettromagnetiche con energia e in questo modo gli elettroni cadrebbero nel nucleo (ci sarebbe irraggiamento). Bisogna dunque trovare un modello che preveda l’irraggiamento, poiché effettivamente esiste dato che gli atomi emettono onde elettromagnetiche, ma che insieme non comporti la

- MODELLO ATOMICO DI BOHR: modello quantizzato:

tenendo conto dei dati sperimentali ottenuti da Rydeberg e partendo dal modello di Rutherford, Bohr formula la sua ipotesi di modello atomico: gli atomi sono stabili e ci sono orbite privilegiate in cui non c’è irraggiamento. L’irraggiamento degli atomi si ha quando l’elettrone passa da un livello permesso ad un altro ad energia inferiore. Egli spiega come trovare queste orbite nonché l’irraggiamento. Un elettrone deve occupare un’orbita ben precisa altrimenti irraggerebbe. Tuttavia un elettrone può passare da un’orbita a un'altra. Il ritorno ad un’orbita più interna comporta l’emissione di energia raggiante. I livelli energetici permessi sono quelli per i quali il momento angolare L = mvr è un multiplo intero di h (costante di Planck) fratto 2п. L’elettrone in assenza di somministrazioni energetiche occupa il livello energetico più basso. Limiti: - la spiegazione è adatta solo all’atomo di idrogeno e non per tutti gli altri;

Al modello dell’atomo di Bohr si può dare una base teorica partendo da un’ipotesi di DeBroglie; egli afferma che gli elettroni , come tutte le particelle, hanno una natura ondulatoria. De Broglie formulò la sua ipotesi basandosi sul principio di complementarietà espresso da Bohr: per la prima volta nella fisica si presenta un dualismo nei modelli per spiegare il comportamento della luce: da una parte fenomeni di interferenza e diffrazione e dall’altra effetto fotoelettrico/effetto Compton. Borh evidenzia la necessità di interpretare questo dualismo e da questa ipotesi parte il lavoro di DeBroglie fa appello allla simmetria: la fisica ha dimostrato che quella che è sempre stata un’onda nasconde natura corpuscolare, allora è possibile che tutto quello che ci circonda di natura corpuscolare ha anche una natura ondulatoria. Per spiegare la natura ondulatoria bisogna studiare i tipici aspetti ondulatori e in questo caso la diffrazione: DeBroglie considera un fascio di elettroni che passa per fenditure sé λ è simile a d, si aspetta di ottenere, e gli esperimenti lo confermano, la tipica figura di interferenza soddisfacendo così la sua ipotesi iniziale. Sé si attribuisce all’elettrone natura ondulatoria con λ = h/p, ci si aspetta che le lunghezze d’onda che non si distruggono per interferenza su orbite chiuse sono quelle contenute nell’orbita un numero intero di volte: questa condizione equivale a quella di quantizzazione del momento angolare di Bhor.