III.5.1. Modelul atomic Bohr.

Modelul atomic planetar al lui Rutherford prezintă mai multe deficiențe, printre care:

• Conform modelul atomic planetar al lui Rutherford, electronii se mișcă în învelișul electronic al atomului pe traiectorii circulare. Forța electrostatică exercitată de nucleul pozitiv asupra electronilor joacă rol de forță centripetă, imprimându-le permanent o accelerație centripetă. Legile electrodinamicii clasice afirmă că o particulă încărcată electric (cum este electronul), aflată în mișcare accelerată, emite continuu radiații electromagnetice. Astfel, electronii ar pierde în mod continuu energie, raza orbitei circulare ar fi din ce în ce mai mică până când electronul ar cădea pe nucleu. Experiența arată însă că atomii sunt stabili, diametrul învelișului electronic nu se modifică și, deci, electronul nu emite energie în mișcarea sa în jurul nucleului.

• Cum forța de interacțiune coulombiană nucleu-electron joacă rol de forță centripetă, adică :

Scoțând viteza electronului din această ecuație, obținem expresia energiei cinetice a electronului :

Energia potențială a sistemului proton – electron este:

Energia totală a sistemului proton – electron este:

Deoarece raza orbitei (r) poate lua orice valoare (obligatoriu pozitivă) înseamnă că energia totală a sistemului poate să ia și ea orice valoare (negativă). Această concluzie este infirmată de rezultatele experimentului lui Franck-Hertz.

Experimentul Franck-Hertz este considerat a fi unul dintre cele mai importante experimente clasice ce confirmă teoria cuantică. Prin acest experiment, J. Franck şi G. Hertz demonstrează existenţa nivelelor de energie discrete din atom aşa cum au fost ele postulate în modelul Bohr.

Deficienţele modelelor Thompson şi Rutherford au impus corectarea acestor modele prin soluţii care să explice stabilitatea atomilor şi spectrele de linii ale gazelor.

În 1913, fizicianul Niels Bohr a propus un model în care electronii unui atom orbitează în jurul nucleului, dar că pot face acest lucru numai într-o mulțime finită de orbite și ar putea sări între aceste orbite numai în salturi discrete de energie corespunzătoare absorbției sau radiației unui foton. Această cuantificare a fost folosită pentru a explica de ce orbitele electronilor sunt stabile (având în vedere că, în mod normal, sarcinile accelerate, inclusiv prin mișcare circulară, pierd energie cinetică care emisă sub formă de radiații electromagnetice) și de ce elemente absorb și emit radiații electromagnetice în spectre discrete.