Il contributo di Niels Bohr alla comprensione della struttura atomica
Niels Bohr, fisico danese, propone nel 1913 un modello atomico rivoluzionario basato sullo spettro a righe dell’atomo di idrogeno. Questa teoria rappresenta un importante passo avanti nella comprensione della struttura atomica e il suo autore nel 1922 viene insignito del Premio Nobel per la fisica.
Durante i suoi studi all’Università di Manchester, Bohr collabora con Ernest Rutherford, il quale, attraverso il celebre esperimento sulla struttura atomica, dimostra che l’atomo è costituito da un nucleo circondato dagli elettroni. Nonostante ciò, la teoria atomica di Rutherford non spiega come gli elettroni possano muoversi attorno al nucleo senza finire per spiraleggiare verso di esso, emettendo energia elettromagnetica.
Per superare le limitazioni del modello di Rutherford, Bohr combina le conoscenze della fisica classica con quelle della fisica quantistica elaborando un nuovo modello atomico che si basa su quattro postulati.
Postulati del modello atomico di Bohr
Il modello atomico di Bohr si basa su quattro postulati fondamentali. Il primo postulato afferma che l’elettrone in un atomo si muove secondo un’orbita circolare intorno al nucleo, regolato dalla forza elettrica di Coulomb tra l’elettrone e il nucleo.
Il secondo postulato descrive il moto dell’elettrone secondo le leggi di Newton, introducendo però il concetto di orbite permesse, in particolare quelle di raggio tale che il momento angolare dell’elettrone sia multiplo intero di h/2π, nota costante di Planck. Questo quanto introduce un nuovo aspetto quantistico nella teoria.
Il terzo postulato stabilisce che un elettrone in un’orbita di Bohr non emette continuamente radiazione elettromagnetica, quindi la sua energia rimane costante, definendo così l’orbita come “stazionaria”.
Il quarto postulato afferma che la radiazione elettromagnetica viene emessa solo quando un elettrone si sposta da un’orbita ad energia maggiore a una ad energia minore, emettendo un quanto di energia definito dalla equazione di Planck-Einstein.
L’energia di un elettrone in un’orbita permessa è caratterizzata da un particolare valore di n, e si articola in energia cinetica e energia potenziale, le quali, combinate all’equazione di Planck-Einstein, forniscono una trattazione teorica dei valori di energia dello spettro dell’atomo di idrogeno.
Conclusioni
Il modello atomico di Bohr rappresenta un importante passo avanti nella comprensione della struttura atomica e ha contribuito significativamente alla fisica quantistica. La sua combinazione di concetti della fisica classica con quelli della fisica quantistica ha permesso di superare le limitazioni del modello atomico di Rutherford e di fornire una spiegazione più accurata dello spettro atomico dell’atomo di idrogeno.