Cos'è il raggio di Bohr?
Il raggio di Bohr è un'unità di misura utilizzata nella fisica atomica per descrivere il raggio più piccolo possibile di un elettrone in orbita attorno al nucleo in un atomo di idrogeno. È stato sviluppato da Niels Bohr, basato sul suo modello di struttura atomica, introdotto nel 1913. Il valore del raggio di Bohr è calcolato in circa 0,53 angstrom.
Nel suo modello di atomo, Niels Bohr teorizzò che gli elettroni seguissero specifiche orbite circolari attorno al nucleo centrale, tenute in posizione dalla forza elettrostatica. Questo modello in seguito si è rivelato errato ed è ora considerata una descrizione fin troppo semplice della struttura atomica. Le attuali teorie descrivono la posizione degli elettroni in termini di zone di probabilità sferiche, note come conchiglie. Il raggio di Bohr è ancora considerato utile in fisica, tuttavia, poiché continua a fornire una misurazione fisica per il raggio più piccolo che un elettrone possa avere. Gli studenti di fisica imparano spesso prima il modello e le equazioni di Bohr, come introduzione prima di passare a modelli più complicati e precisi.
L'idrogeno, con un solo elettrone, è il più semplice di tutti gli atomi, motivo per cui il raggio di Bohr si basa su di esso. Il modello di Bohr spiega che l'orbita di un elettrone può variare a seconda della quantità di energia che ha. Il raggio di Bohr stima l'orbita dell'elettrone di idrogeno mentre è nel suo stato fondamentale o alla più bassa energia.
Esistono diversi fattori utilizzati per calcolare il raggio di Bohr. La costante di Planck ridotta, una costante fisica usata nella meccanica quantistica, è divisa per diverse altre unità. Questi includono la massa dell'elettrone, la velocità della luce nel vuoto e la costante di struttura fine, che è un'altra costante fisica utilizzata in fisica.
Un fattore che non è rappresentato dall'equazione del raggio di Bohr è la massa ridotta, che si riferisce ai sistemi in cui due o più particelle esercitano forza l'una sull'altra. Quando il raggio viene usato come costante nelle equazioni che si riferiscono ad atomi più complessi, questo ha senso ed è effettivamente più conveniente. Ciò è dovuto al fatto che la correzione di massa ridotta dovrebbe essere diversa da quella richiesta per l'idrogeno e includerla renderebbe la regolazione più complicata. Tuttavia, inclina leggermente la misurazione del raggio dell'atomo di idrogeno. Per calcolarlo in modo più accurato, esiste una seconda formula che coinvolge la lunghezza d'onda Compton del protone e dell'elettrone dell'atomo.