Quel est le rayon de Bohr?
Le rayon de Bohr est une unité de mesure utilisée en physique atomique pour décrire le rayon le plus petit possible d'un électron tournant autour du noyau dans un atome d'hydrogène. Il a été développé par Niels Bohr, sur la base de son modèle de structure atomique, introduit en 1913. La valeur du rayon de Bohr est calculée à environ 0,53 angström.
Dans son modèle d'atome, Niels Bohr a théorisé que les électrons suivent des orbites circulaires spécifiques autour du noyau central, maintenues en place par une force électrostatique. Ce modèle s’est par la suite avéré incorrect et est maintenant considéré comme une description beaucoup trop simple de la structure atomique. Les théories actuelles décrivent l'emplacement des électrons en termes de zones de probabilité sphériques, appelées coques. Le rayon de Bohr est toujours considéré comme utile en physique, cependant, car il continue à fournir une mesure physique pour le plus petit rayon qu'un électron puisse avoir. Les étudiants en physique apprennent souvent d'abord le modèle et les équations de Bohr, avant de passer à des modèles plus complexes et plus précis.
L'hydrogène, avec un seul électron, est le plus simple de tous les atomes, c'est pourquoi le rayon de Bohr est basé sur celui-ci. Le modèle de Bohr explique que l'orbite d'un électron peut varier en fonction de la quantité d'énergie dont il dispose. Le rayon de Bohr estime l'orbite de l'électron d'hydrogène lorsqu'il se trouve dans son état fondamental ou à la plus basse énergie.
Plusieurs facteurs sont utilisés pour calculer le rayon de Bohr. La constante de Planck réduite, une constante physique utilisée en mécanique quantique, est divisée par plusieurs autres unités. Ceux-ci incluent la masse de l'électron, la vitesse de la lumière dans le vide et la constante de structure fine, qui est une autre constante physique utilisée en physique.
Un facteur qui n’est pas pris en compte par l’équation du rayon de Bohr est la masse réduite, qui fait référence à des systèmes dans lesquels deux particules ou plus exercent une force l’une sur l’autre. Lorsque le rayon est utilisé comme constante dans les équations faisant référence à des atomes plus complexes, cela a du sens et est en fait plus pratique. Cela est dû au fait que la correction de masse réduite devrait être différente de celle requise pour l'hydrogène, ce qui compliquerait l'ajustement. Cependant, la mesure du rayon de l'atome d'hydrogène est légèrement biaisée. Afin de le calculer plus précisément, il existe une seconde formule faisant intervenir la longueur d'onde de Compton du proton et l'électron de l'atome.