Niels Bohr

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Niels Bohr
Niels Bohr.jpg
Rođenje 7. listopada 1885.
Kopenhagen, Danska
Smrt 18. studenog 1962.
Kopenhagen, Danska
Narodnost Danac
Polje Fizika
Institucija Sveučilište u Kopenhagenu,
Sveučilište u Cambridgeu,
Sveučilište Victoria u Manchesteru
Alma mater Sveučilište u Kopenhagenu
Akademski mentor Joseph John Thomson,
Ernest Rutherford
Poznat po Bohrov model atoma,
Načelo korespondencije,
Bohrov radijus
Istaknute nagrade Nobelova nagrada za fiziku 1922.

Niels Bohr (Kopenhagen, 7. listopada 1885. - Kopenhagen, 18. studenog 1962.), danski fizičar. Profesor na sveučilištima u Cambridgeu, Manchesteru, Kopenhagenu i voditelj Instituta za teorijsku fiziku (od 1920.). Ideju kvantizacije, koju su Max PlanckAlbert Einstein uveli za elektromagnetsko zračenje (foton), Bohr je primijenio na Rutherfordov planetni model vodikova atoma i objašnjavajući izmjerene valne duljine u spektru atomskoga vodika izveo načelo korespondencije koje povezuje klasičnu fizikukvantnu fiziku. Bohr je također uveo model kapljice tekućine za atomsku jezgru, koji je bio važan za razumijevanje nuklearnih procesa. Bio je vrlo aktivan u zalaganjima za međunarodnu suradnju i očuvanje mira u svijetu. Za zasluge u istraživanju strukture atoma i objašnjenje zračenja iz atoma dobio je Nobelovu nagradu za fiziku (1922). Bio je dopisni član Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti i počasni doktor Sveučilišta u Zagrebu. Znatno je pomagao razvoju hrvatske teorijske fizike. [1]

Životopis[uredi VE | uredi]

Danski fizičar koji se svojom kvantnom teorijom o građi atoma svrstao među utemeljitelje moderne atomske fizike. Godine 1913. kao mladić se odlučio za drugu mogućnost u pokušaju rješavanja teškoće Rutherfordova modela. Bohr je zadržao osnovnu ideju planetnog sustava, ali je proširio ideju o kvantizaciji elektromagnetnog zračenja te je proširio Rutherfordov planetni model atoma. Pretpostavio je da su moguće samo neke kružne putanje elektrona oko atoma. Time je bitno izmjenio fizikalnu sliku atoma te je po njemu taj model nazvan Bohrov model.

Niels Bohr je radio na sveučilištu u Manchesteru zajedno s Rutherfordom u vrijeme njegova otkrića atomske jezgre. Godine 1936. neovisno o Breitu i Wigneru razvio je teoriju snažne interakcije nukleona u atomskoj jezgri i uveo pojam "složene jezgre" za međustanja u nuklearnim reakcijama. Za Drugog svjetskog rata, od 1944. do 1945. godine radio je na atomskom programu u Sjedinjenim državama (projekt Manhattan).

Za zasluge u istraživanju strukture atoma dobio je 1922. godine Nobelovu nagradu za fiziku , a i Zagrebačko Sveučilište mu je 1958. godine dodijelilo počasni doktorat.

U pojednostavljenom Bohrovom modelu atoma vodika, Balmerova serija nastaje skokom elektrona na drugu energetsku razinu (n=2). Prikazana je emisija svjetlosti. Prijelaz elektrona prestavlja H-alfa, prvu liniju Balmerove serije, valne duljine 656 nm.
Vidljivi dio spektralnih linija vodika prestavljene Balmerovom serijom. H-alfa je crvena linija na desno. Dvije krajnje lijeve linije su ultraljubičaste, jer imaju valnu duljinu kraću od 400 nm.
Osnovna podjela fizike.
Model tekuće kapljice atomske jezgre.

Bohrov model atoma[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Bohrov model atoma

Ideju kvantizacije, koju su Max PlanckAlbert Einstein uveli za elektromagnetsko zračenje (foton), Bohr je primijenio na Rutherfordov planetni model vodikova atoma i objašnjavajući izmjerene valne duljine u spektru atomskoga vodika izveo načelo korespondencije koje povezuje klasičnu fizikukvantnu fiziku. U tu svrhu postavio je hipotezu da se elektron može gibati oko atomske jezgre samo po onim kružnim putanjama za koje je kutna količina gibanja cjelobrojni višekratnik veličine h/2π, gdje je h Planckova konstanta. Na taj način dobio je fizikalnu sliku atoma koja se naziva Bohrov model atoma. U tom modelu elektron se može gibati oko jezgre samo po kružnim putanjama određenih polumjera: r1 = a, r2 = 4 a, r3 = 9 a, i tako dalje, ili općenito po putanjama polumjera rn = n2a, gdje je a = 0,53 · 10–10 m (Bohrov radijus) i n je cijeli broj. Energija vodikova atoma u stanju s polumjerom rn = n2a iznosi En = –13,6 eV.

Vodikov atom emitira kvant elektromagnetskog zračenja (foton), kada elektron prelazi s neke više, n-te Bohrove putanje energije En, na neku nižu m-tu energije Em, i pritom emitira foton energije:

E_{nm} = E_n - E_m

Iako se poslije pokazalo da Bohrov model može objasniti samo spektar vodikova atoma, imao je golemu važnost u razvoju fizike kao prvi pokušaj da se ideja o kvantizaciji primijeni na atome.

Balmerova serija[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Balmerova serija

Balmerova serija u atomskoj fizici, prestavlja jednu od emisionih spektralnih linija vodika, koja nastaje skokom elektrona iz viših kvantnih energetskih razina u niže kvantne energetske razine. Balmerovu seriju se može izračunati sa Balmerovom formulom, a to je empirijska formula koju je otkrio Johann Balmer 1885. [2] Vidljivi dio spektra vodika pokazuje četiri valne duljine: 410 nm, 434 nm, 486 nm i 656 nm, i prestavljaju emisiju fotona, koja nastaje skokom elektrona sa više energetske razine na energetsku razinu 2. Jedan dio Balmerove serije je u ultraljubičastom dijelu spektra, jer je valna duljina manja od 400 nm.

Načelo korespondencije[uredi VE | uredi]

Načelo korespondencije je načelo koje povezuje novu i staru teoriju mehanike, posebno kvantnu i klasičnu mehaniku. Prema tom načelu, nova teorija mora moći objasniti sve pojave koje je objašnjavala prevladana teorija. Tako kvantna fizika i klasična fizika podjednako uspješno opisuju sustave većih objekata u kojima se Planckova konstanta i valna duljina tvari mogu smatrati zanemarivima. Granica primjene tih dviju teorija vrlo su veliki kvantni brojevi. Za vrlo velike kvantne brojeve promjene vrijednosti fizikalnih veličina tako su malene da gotovo nisu diskretne, odnosno mogu se smatrati kontinuiranima, pa su rezultati zakona kvantne i klasične fizike jednaki. Prema načelu korespondencije nerelativistička i relativistička fizika daju jednake rezultate kad su brzine u promatranome fizikalnom sustavu zanemarivo malene s obzirom na brzinu svjetlosti. [3]

Model tekuće kapljice atomske jezgre[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Nuklearna fisija

Mehanizam nuklearne fisije objašnjava se teorijom nuklearne fisije, koju su iznijeli Niels Bohr i John Archibald Wheeler 1939. , koju su je nazvali model tekuće kapljice atomske jezgre. Oni su pretpostavili da je djelovanje nuklearnih sila slično djelovanju privlačnih sila između molekula u kapljici vode, koja zauzima oblik kugle i suprostavlja se svojoj promjeni oblika. Kad u atomsku jezgru uranija-235 uleti spori neutron, on svoju energiju preda nukleonima u toj jezgri. Uslijed toga nastaje njihovo brže kretanje i jezgra uranija-235, koju treba promatrati kao kapljicu tekućine oblika kugle, prolazi kroz niz promjena stanja i oblika. Kapljica se najprije izdužuje u elipsoid (oblik jajeta). Ako u kapljici ne postoji dovoljna količina energije da se svlada sila napetosti površine, ona će poslije titranja zauzeti ponovno svoj sferni oblik. Ali pri dovoljnoj količini energije, sila koja vrši promjenu oblika izazvat će udubljivanje kapljice u sredini i kapljica će dobiti oblik sličan kao kikiriki. U tom slučaju, elektrostatička odbijajuća Coulombova sila može svladati rezidualnu jaku nuklearnu silu, pa će se kapljica rascijepiti u dva dijela, koja će biti izbačena u različitim smjerovima. Dva fisijska fragmenta će dobiti na kraju oblik kugle. Tako će nastati dva odvojena atomska jezgra različitih elemenata, koji će težiti stabilnijem stanju, pa će izbaciti jedan ili više neutrona.

Smatra se da nesimetrična priroda nuklearne fuzije nastaje zbog toga što se atomska jezgra sastoji od nekoliko slojeva. Pretpostavlja se da se simetrično cijepaju samo vanjski slojevi, a unutrašnji dio jezgre se uopće ne cijepa, nego izlijeće zajedno s jednom polovinom nukleona iz vanjskih slojeva. Fisioni fragmenti izlijeću velikom brzinom i zagrijavaju okolinu u kojoj nastaju.

Fisioni fragmenti uranija-235 zbog velikog broja neutrona, kojih je više nego u stabilnim izotopima elemenata, su vrlo nestabilni. Svi fisioni fragmenti su elektronski aktivni i poslije niza uzastopnih beta-raspada prelaze u stabilne izotope. To znači da svaki fisioni fragment ima svoj svojstveni radioaktivni niz. Pošto se pri emisiji beta-čestica mijenja atomska masa tog atoma, normalno je da se atomski broj takvog atoma povećava za jedan. Pri nuklearnoj fisiji uranija-235 otkriveno je preko 300 različitih aktivnih produkata fisije.

Kako pri nuklearnoj fisiji nastaje velik broj beta-čestica i gama-čestica, ova jaka radioaktivnost stvara zatrovanje (kontaminaciju), uslijed čega dolazi do oštećenja ljudskog organizma, koji su im izloženi. Zbog toga osoblje koje radi u nuklearnim reaktorima mora upotrebljavati zaštitna sredstva. [4]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. Bohr, Niels, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  2. C.R. Nave (2006). "HyperPhysics" Hydrogen Spectrum. Georgia State University, 2008.
  3. načelo korespondencije, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  4. [3] "Uvod u nuklearnu energetiku", Prof. dr. sc. Danilo Feretić, 2011.

Vanjske poveznice[uredi VE | uredi]

Logotip Zajedničkog poslužitelja
Na Zajedničkom poslužitelju postoje datoteke na temu: Niels Bohr.
Logotip Wikicitata
Na stranicama Wikicitata postoji zbirka osobnih ili citata o temi: Niels Bohr