Atomi koostuu sopivasta määrästä elektroneja sekä positiivisesti varatusta taustavarauksista, jotta atomi näyttäisi ulospäin sähköisesti neutraalilta (ns. rusinakakkumalli). Thomsonin atomimalli oli erittäin suosittu aina vuoteen 1910 saakka.
Malli osoittautui vääräksi Rutherfordin johdolla suoritetuissa sirontakokeissa. Sirontaa havaittiin myös suuriin sirontakulmiin, mikä on mahdollista vain jos α -hiukkanen siroaa suurimassaisesta ytimestä.
Tässä mallissa oli ydin (+Ze) jota ympäröi Z: n elektronin verho.
Elektronien ja ytimen välisen vetovoiman kumoamiseksi elektronit kiertävät ydintä.
Planeettamallissa elektroni menettäisi energiaa lähettäen jatkuvaa säteilyä ja syöksyisi ytimeen. Koska vedyn spektri on viivaspektri, vain tietyt energiatilat ovat mahdolllisia.
N. Bohr esitti postuloimalla, että
Elektroni voi kiertää ydintä vain tietyillä ympyränmuotoisilla radoilla, eli se voi olla vain tietyissä stationaarissa tiloissa. Elektronin liikettä näissä tiloissa voidaan kuvata klassisesti.
Radalla pysymisen ehto
Nämä vastaavat elektronin stationaarisiä tiloja (ratoja), joissa atomi ei säteile.
2. Sallitut radat määräytyvät ehdosta
missä n = 1, 2, 3, ...
3. Atomista vapautuu säteilyä, kun elektroni siirtyy stabiililta radalta matalaenergisemmälle stabiilille radalla. Vapautuneen säteilyn taajuus saadaan ehdosta
missä Em ja En ovat alku- ja lopputilojen energiat.
Malli pätee vain vedynkaltaisille atomeille, ei monielektronisille.
Bohrin malli on epälooginen, osa klassista, osa ei. Malli ei anna siirtymien valintasääntöjä eikä siirtymätodennäköisyyksiä.
Elektronit muodostavat ytimen ympärille todennäköisyyspilviä: koskaan ei voi tietää varmasti missä elektroni on, vaan se on ikään kuin levittäytynyt koko avaruuteen.
Elektroneilla samanaikainen hiukkas- ja aaltoluonne.
Malli selitti siirtymien valintasäännöt ja siirtymätodennäköisyydet.
Hiukkasten käyttäytymistä kuvataan Schrödingerin aaltoyhtälöllä Ψ (x, y, z).
Atomeille kvanttimekaniikka antaa täsmälleen samat energiat stationaarisille tiloille kuin Bohrin teoria.
Atomi voi virittyä absorboimalla fotonin, jonka energia on kahden energiatason välisen energiaeron suuruinen. Viritystilan purkautuessa vapautuu fotoni.
Kuva: Viritystilan purkautuminen
© Matti K