ボーア半径とは何ですか？

ボーア半径は、原子物理学で使用される測定単位であり、水素原子で核を周回する電子の可能な限り最小の半径を表します。 1913年に導入された原子構造のモデルに基づいて、ニールスボーアによって開発されました。ボーア半径の値は約0.53オングストロームと計算されます。

原子のモデルで、ニールスボーアは、電子が静電気力によって所定の位置に保持された中心核の周りの特定の円形軌道に従うと理論化しました。 このモデルは後に不正確であることが判明し、現在では原子構造の記述が非常に単純すぎると考えられています。 現在の理論では、シェルと呼ばれる球面確率ゾーンの観点から電子の位置を説明しています。 しかし、ボーア半径は、電子が持つことができる最小半径の物理的測定を提供し続けるため、物理学では依然として有用であると考えられています。 物理学の学生は、より複雑で正確なモデルに進む前の入門として、ボーアのモデルと方程式を最初に学ぶことがよくあります。

電子が1つしかない水素は、すべての原子の中で最も単純であるため、ボーア半径はそれに基づいています。 ボーアのモデルは、電子の軌道がエネルギーの量に応じて変化する可能性があることを説明しています。 ボーア半径は、基底状態または最低エネルギーの水素電子の軌道を推定します。

ボーア半径の計算に使用されるいくつかの要因があります。 量子力学で使用される物理定数である縮小されたプランク定数は、他のいくつかの単位で除算されます。 これらには、電子の質量、真空中の光の速度、物理学で使用される別の物理定数である微細構造定数が含まれます。

ボーア半径の方程式で説明されない要因の1つは、質量の減少です。これは、2つ以上の粒子が互いに力を及ぼすシステムを指します。 より複雑な原子を参照する方程式で半径を定数として使用する場合、これは理にかなっており、実際により便利です。 これは、質量減少の補正を水素に必要な補正とは異なるものにする必要があり、それを含めると調整がより複雑になるためです。 ただし、水素原子の半径の測定値はわずかにゆがみます。 より正確に計算するために、陽子のコンプトン波長と原子の電子を含む2番目の式があります。