Что такое радиус Бора?

Радиус Бора - это единица измерения, используемая в атомной физике для описания наименьшего возможного радиуса электрона, вращающегося вокруг ядра в атоме водорода. Он был разработан Нильсом Бором на основе его модели строения атома, которая была введена в 1913 году. Значение радиуса Бора, согласно расчетам, составляет приблизительно 0,53 ангстрем.

В своей модели атома Нильс Бор предположил, что электроны следуют определенным круговым орбитам вокруг центрального ядра, удерживаемым на месте электростатической силой. Впоследствии эта модель оказалась неверной и теперь считается слишком простым описанием атомной структуры. Современные теории описывают расположение электронов в терминах сферических вероятностных зон, известных как оболочки. Однако радиус Бора все еще считается полезным в физике, поскольку он продолжает обеспечивать физическое измерение наименьшего радиуса, который может иметь электрон. Студенты-физики часто сначала изучают модель и уравнения Бора, прежде чем перейти к более сложным и точным моделям.

Водород, имеющий только один электрон, является самым простым из всех атомов, поэтому радиус Бора основан на нем. Модель Бора объясняет, что орбита электрона может варьироваться в зависимости от количества энергии, которую он имеет. Радиус Бора оценивает орбиту водородного электрона, пока он находится в своем основном состоянии или при самой низкой энергии.

Есть несколько факторов, используемых для расчета радиуса Бора. Приведенная постоянная Планка, физическая постоянная, используемая в квантовой механике, делится на несколько других единиц. К ним относятся масса электрона, скорость света в вакууме и постоянная тонкой структуры, которая является другой физической константой, используемой в физике.

Одним из факторов, который не учитывается уравнением радиуса Бора, является приведенная масса, которая относится к системам, в которых две или более частиц оказывают друг на друга силу. Когда радиус используется в качестве константы в уравнениях, относящихся к более сложным атомам, это имеет смысл и на самом деле более удобно. Это связано с тем, что коррекция приведенной массы должна отличаться от коррекции, необходимой для водорода, и ее включение усложнит регулировку. Однако это немного искажает измерение радиуса атома водорода. Для более точного расчета существует вторая формула, включающая комптоновскую длину волны протона и электрона атома.