วันนี้เราจะมาพูดถึงระดับพลังงานของอะตอมเมื่อบุคคลพบแนวคิดนี้และจะนำไปใช้ที่ใด
ผู้คนพบกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติก่อนที่โรงเรียน. และถ้าในปีที่ 7 ของการศึกษาเด็ก ๆ ยังคงพบความรู้ใหม่ ๆ ทางชีววิทยาและเคมีที่น่าสนใจจากนั้นในโรงเรียนมัธยมพวกเขาก็เริ่มกลัว เมื่อถึงจุดเปลี่ยนของฟิสิกส์อะตอมบทเรียนในระเบียบวินัยนี้ได้สร้างแรงบันดาลใจให้มี แต่ความเกลียดชังต่อปัญหาที่ไม่สามารถเข้าใจได้ อย่างไรก็ตามเป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การจดจำว่าการค้นพบทั้งหมดที่ตอนนี้กลายเป็นวิชาที่น่าเบื่อในโรงเรียนนั้นมีเรื่องราวที่ไม่สำคัญและมีแอปพลิเคชั่นที่มีประโยชน์มากมาย การค้นหาว่าโลกทำงานอย่างไรก็เหมือนกับการเปิดกล่องที่มีสิ่งที่น่าสนใจอยู่ข้างใน: คุณมักจะต้องการหาช่องลับและค้นพบสมบัติอื่นที่นั่น วันนี้เราจะพูดถึงหนึ่งในแนวคิดพื้นฐานของฟิสิกส์อะตอมโครงสร้างของสสาร
จากภาษากรีกโบราณมีการแปลคำว่า "อะตอม"ว่า "แบ่งแยกไม่ได้, เล็กที่สุด" มุมมองนี้เป็นผลมาจากประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ ชาวกรีกและชาวอินเดียโบราณบางคนเชื่อว่าทุกสิ่งในโลกประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ
ในประวัติศาสตร์สมัยใหม่มีการทดลองทางเคมีทำเร็วกว่าการวิจัยทางกายภาพมาก นักวิชาการในศตวรรษที่สิบเจ็ดและสิบแปดทำงานเพื่อเพิ่มอำนาจทางทหารของประเทศกษัตริย์หรือดยุคเป็นหลัก และในการสร้างวัตถุระเบิดและดินปืนเราต้องเข้าใจว่ามันทำมาจากอะไร เป็นผลให้นักวิจัยพบว่าองค์ประกอบบางอย่างไม่สามารถแบ่งออกได้เกินระดับหนึ่ง ซึ่งหมายความว่ามีคุณสมบัติทางเคมีที่เล็กที่สุด
แต่พวกเขาคิดผิด อะตอมกลายเป็นอนุภาคคอมโพสิตและความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นลักษณะของควอนตัม นอกจากนี้ยังเห็นได้จากการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานของอะตอม
ในตอนท้ายของศตวรรษที่สิบเก้านักวิทยาศาสตร์เข้ามาใกล้เข้าหาการศึกษาอนุภาคที่เล็กที่สุดของสสาร ตัวอย่างเช่นเห็นได้ชัดว่าอะตอมประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีประจุบวกและประจุลบ แต่ไม่ทราบโครงสร้างของอะตอม: ตำแหน่งการโต้ตอบอัตราส่วนน้ำหนักขององค์ประกอบยังคงเป็นปริศนา
รัทเทอร์ฟอร์ดทำการทดลองการกระเจิงของอนุภาคอัลฟาฟอยล์สีทองบาง ๆ เขาพบว่ามีองค์ประกอบเชิงบวกหนักอยู่ตรงกลางอะตอมและมีธาตุลบที่เบามากอยู่ที่ขอบ ซึ่งหมายความว่าพาหะของประจุที่แตกต่างกันเป็นอนุภาคที่ไม่คล้ายกัน สิ่งนี้อธิบายถึงประจุของอะตอม: องค์ประกอบสามารถเพิ่มหรือลบออกได้ ความสมดุลที่รักษาความเป็นกลางของระบบทั้งหมดถูกละเมิดและอะตอมได้รับประจุ
ต่อมาปรากฎว่า:อนุภาคลบของแสงคืออิเล็กตรอนและนิวเคลียสที่เป็นบวกหนักประกอบด้วยนิวคลีออนสองประเภท (โปรตอนและนิวตรอน) โปรตอนแตกต่างจากนิวตรอนเพียงอย่างเดียวคือก่อนหน้านี้มีประจุบวกและหนักในขณะที่โปรตอนหลังมีมวลเท่านั้น การเปลี่ยนองค์ประกอบและประจุของนิวเคลียสเป็นเรื่องยาก: ต้องใช้พลังงานที่เหลือเชื่อ แต่อะตอมนั้นง่ายกว่ามากที่จะแบ่งตัวด้วยอิเล็กตรอน มีอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีจำนวนมากขึ้นซึ่งเต็มใจที่จะ "รับอิเล็กตรอน" มากกว่าและมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยกว่าซึ่งมีแนวโน้มที่จะ "ยอมแพ้" มากกว่า นี่คือวิธีการสร้างประจุของอะตอม: ถ้ามีอิเล็กตรอนมากเกินไปก็จะเป็นลบและหากมีข้อบกพร่องแสดงว่าเป็นบวก
แต่โครงสร้างของอะตอมนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยตามหลักฟิสิกส์คลาสสิกที่โดดเด่นในเวลานั้นอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ นิวเคลียสตลอดเวลาจะต้องปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากกระบวนการนี้หมายถึงการสูญเสียพลังงานจากนั้นอนุภาคลบทั้งหมดจะสูญเสียความเร็วและตกลงบนแกนกลางในไม่ช้า อย่างไรก็ตามจักรวาลมีมานานมากแล้วและภัยพิบัติทั่วโลกยังไม่เกิดขึ้น ความขัดแย้งของเรื่องเก่าเกินไปกำลังก่อตัวขึ้น
สมมติฐานของบอร์สามารถอธิบายความคลาดเคลื่อนได้จากนั้นสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงคำพูดกระโดดเข้าสู่สิ่งที่ไม่รู้จักซึ่งไม่ได้รับการสนับสนุนจากการคำนวณหรือทฤษฎี ตามสมมติฐานมีระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม อนุภาคที่มีประจุลบแต่ละอนุภาคจะอยู่ในระดับเหล่านี้เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงระหว่างวงโคจร (ระดับที่เรียกว่า) ดำเนินการโดยการกระโดดในขณะที่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าควอนตัมถูกปล่อยหรือดูดซับ
ต่อมาการค้นพบควอนตัมของพลังค์ได้อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนนี้
ปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างระดับพลังงานของอะตอม ยิ่งอยู่ห่างจากกันมากเท่าไหร่ควอนตัมที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับก็จะมีขนาดใหญ่
อย่างที่ทราบกันดีว่าแสงเป็นควอนตัมสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนในอะตอมเคลื่อนที่จากระดับที่สูงขึ้นไปยังระดับล่างมันจะสร้างแสง ในกรณีนี้กฎหมายตรงข้ามก็มีผลเช่นกัน: เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระทบวัตถุมันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนของมันและเคลื่อนที่ไปยังวงโคจรที่สูงกว่า
นอกจากนี้ระดับพลังงานของอะตอมเป็นรายบุคคลสำหรับองค์ประกอบทางเคมีแต่ละประเภท รูปแบบระยะห่างของวงโคจรแตกต่างกันสำหรับไฮโดรเจนและทองคำทังสเตนและทองแดงโบรมีนและกำมะถัน ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมการแผ่รังสีของวัตถุใด ๆ (รวมถึงดาวฤกษ์) จึงกำหนดสารและปริมาณที่มีอยู่ในนั้น
วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายอย่างไม่น่าเชื่อ ใช้การวิเคราะห์สเปกตรัม:
รายการนี้แสดงให้เห็นคร่าวๆเท่านั้นการค้นพบระดับอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอมกลายเป็นประโยชน์ ระดับอิเล็กทรอนิกส์นั้นหยาบที่สุดและใหญ่ที่สุด มีระดับการสั่นที่น้อยกว่าและระดับการหมุนที่ละเอียดกว่า แต่มีความเกี่ยวข้องเฉพาะกับสารประกอบเชิงซ้อน - โมเลกุลและของแข็ง
ต้องบอกว่าโครงสร้างของเคอร์เนลยังไม่ค้นคว้าจนจบ ตัวอย่างเช่นไม่มีคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าเหตุใดโปรตอนจำนวนหนึ่งจึงสอดคล้องกับนิวตรอนจำนวนดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่านิวเคลียสของอะตอมยังมีระดับอิเล็กทรอนิกส์แบบอะนาล็อกด้วย อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์
