Was ist der Bohr-Radius?
Der Bohr-Radius ist eine Maßeinheit, die in der Atomphysik verwendet wird, um den kleinstmöglichen Radius eines Elektrons zu beschreiben, das den Kern in einem Wasserstoffatom umkreist. Es wurde von Niels Bohr auf der Grundlage seines 1913 eingeführten Modells der Atomstruktur entwickelt. Der Wert des Bohr-Radius wird mit ungefähr 0,53 Angström berechnet.
In seinem Atommodell theoretisierte Niels Bohr, dass Elektronen bestimmten Kreisbahnen um den zentralen Kern folgen, die durch elektrostatische Kraft an Ort und Stelle gehalten werden. Dieses Modell erwies sich später als falsch und wird nun als viel zu einfach angesehen, um die atomare Struktur zu beschreiben. Aktuelle Theorien beschreiben die Position von Elektronen in Form von sphärischen Wahrscheinlichkeitszonen, so genannten Schalen. Der Bohr-Radius wird in der Physik jedoch immer noch als nützlich angesehen, da er weiterhin eine physikalische Messung für den kleinsten Radius liefert, den ein Elektron haben kann. Physikstudenten lernen Bohrs Modell und Gleichungen häufig zuerst als Einführung, bevor sie zu komplizierteren und genaueren Modellen übergehen.
Wasserstoff ist mit nur einem Elektron das einfachste aller Atome, weshalb der Bohr-Radius darauf basiert. Bohrs Modell erklärt, dass die Umlaufbahn eines Elektrons je nach Energiemenge variieren kann. Der Bohr-Radius schätzt die Umlaufbahn des Wasserstoff-Elektrons im Grundzustand oder bei niedrigster Energie.
Es gibt mehrere Faktoren, die zur Berechnung des Bohrradius verwendet werden. Die reduzierte Plancksche Konstante, eine physikalische Konstante, die in der Quantenmechanik verwendet wird, wird durch mehrere andere Einheiten geteilt. Dazu gehören die Masse des Elektrons, die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und die Feinstrukturkonstante, eine weitere physikalische Konstante, die in der Physik verwendet wird.
Ein Faktor, der in der Bohr'schen Radiusgleichung nicht berücksichtigt wird, ist die reduzierte Masse, die sich auf Systeme bezieht, in denen zwei oder mehr Teilchen eine Kraft aufeinander ausüben. Wenn der Radius in Gleichungen, die sich auf komplexere Atome beziehen, als Konstante verwendet wird, ist dies sinnvoll und tatsächlich praktischer. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Korrektur der verringerten Masse anders sein müsste als die für Wasserstoff erforderliche, und dies würde die Einstellung komplizierter machen. Es verzerrt jedoch die Messung des Radius des Wasserstoffatoms geringfügig. Um es genauer zu berechnen, gibt es eine zweite Formel, die die Compton-Wellenlänge des Protons und des Elektrons des Atoms beinhaltet.