Co to jest promień Bohra?
Promień Bohra jest jednostką miary stosowaną w fizyce atomowej do opisania najmniejszego możliwego promienia elektronu krążącego wokół jądra atomu wodoru. Został on opracowany przez Nielsa Bohra w oparciu o jego model budowy atomowej, który został wprowadzony w 1913 roku. Wartość promienia Bohra oblicza się na około 0,53 angstremów.
W swoim modelu atomu Niels Bohr wysunął teorię, że elektrony poruszają się po określonych okrągłych orbitach wokół jądra centralnego, utrzymywanych w miejscu przez siłę elektrostatyczną. Ten model później okazał się niepoprawny i jest obecnie uważany za zdecydowanie zbyt prosty opis budowy atomowej. Aktualne teorie opisują lokalizację elektronów w kategoriach sferycznych stref prawdopodobieństwa, zwanych powłokami. Jednak promień Bohra jest nadal uważany za przydatny w fizyce, ponieważ nadal zapewnia pomiar fizyczny najmniejszego promienia, jaki może mieć elektron. Studenci fizyki często najpierw uczą się modelu i równań Bohra, jako wstęp, zanim przejdą do bardziej skomplikowanych i dokładnych modeli.
Wodór, zawierający tylko jeden elektron, jest najprostszym ze wszystkich atomów, dlatego właśnie na nim opiera się promień Bohra. Model Bohra wyjaśnia, że orbita elektronu może się różnić w zależności od ilości energii, jaką posiada. Promień Bohra szacuje orbitę elektronu wodoru, gdy jest on w stanie podstawowym lub najniższej energii.
Istnieje kilka czynników używanych do obliczania promienia Bohra. Zredukowana stała Plancka, stała fizyczna stosowana w mechanice kwantowej, jest podzielona przez kilka innych jednostek. Należą do nich masa elektronu, prędkość światła w próżni oraz stała drobnej struktury, która jest kolejną stałą fizyczną stosowaną w fizyce.
Jednym z czynników, który nie jest uwzględniony w równaniu promienia Bohra, jest zmniejszona masa, która dotyczy układów, w których dwie lub więcej cząstek wywiera na siebie siłę. Kiedy promień jest używany jako stała w równaniach odnoszących się do bardziej złożonych atomów, ma to sens i jest w rzeczywistości wygodniejsze. Wynika to z faktu, że korekcja zmniejszonej masy musiałaby różnić się od tej wymaganej dla wodoru, a włączenie jej spowodowałoby, że regulacja byłaby bardziej skomplikowana. Jednak nieznacznie przekrzywia pomiar promienia atomu wodoru. Aby obliczyć go dokładniej, istnieje drugi wzór obejmujący długość fali Comptona protonu i elektronu atomu.