אטום המימן
אטום של מימן / ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
אטום המימן הוא האטום של היסוד מימן. אטום מימן ניטרלי מכיל פרוטון אחד בעל מטען חיובי ואלקטרון בעל מטען שלילי הקשורים בינהם בכח חשמלי לפי חוק קולון. כ75% מהמסה של החומר הבאריוני ביקום היא מימן. הבנת והסבר מבנה אטום המימן והדינמיקה שלו הייתה במוקד השינויים שחלו בפיזיקת החלקיקים בסוף המאה ה- 19 ותחילת המאה ה- 20, שהובילו לפיתוחה של מכניקת הקוונטים.
יש לערוך ערך זה. ייתכן שהערך סובל מבעיות ניסוח, סגנון טעון שיפור או צורך בהגהה, או שיש לעצב אותו, או מפגמים טכניים כגון מיעוט קישורים פנימיים. | |
יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה. | |
במכניקת הקוונטים, בניגוד למכניקה קלאסית, האלקטרון לא "נע" לאורך מסלול סביב הגרעין. הוא נמצא בו-זמנית בכל מקום בהסתברויות שונות. הפתרון הקוונטי מתאר באופן כמותי הסתברויות אלו ― הוא מתאר באופן מדויק מה הסיכוי למצוא את האלקטרון בחלק זה או אחר של המסלול.
ניסויים ספקטרוסקופיים שנערכו עד תחילת המאה ה-19 תיארו קווי פליטה של יסודות שונים. בפרט, תועד פיצול הקווים הספקטרליים של מימן בנוכחות שדה מגנטי (אפקט זימן). ניסיונות מוקדמים לבנות מודל תאורטי שיסביר את אפקט זימן, וכן אפקטים אטומיים אחרים, צלחו במידה מסוימת אך כשלו בתיאור אפקטים אחרים, כגון תוצאות ניסויי פיזור, שהיוו אבן יסוד בהתפתחות המודל האטומי.
מגוון מודלים התפתחו במהלך השנים הראשונות של המאה ה-20. מודלים שונים סיפקו הסברים לתופעות שונות, אך שום מודל לא הצליח לתאר את כולם ובכל מודל היו כשלים מהותיים. חלקם סיפקו הסבר לתופעות פיזור, אחרים לתופעות ספקטרוסקופיות, מודלים מסוימים לא היו יציבים מבחינה מכנית ואחרים מבחינה אנרגטית.
כדי להסביר את ההתנהגות המלאה של אטום המימן, היה צורך בעקרונות קוונטיים. גדלים מסוימים באטום המימן יכולים לקבל ערכים בדידים בלבד, לדוגמה: האנרגיה והתנע הזוויתי. הדבר משול למטוטלת שלא ניתן לנדנד אותה בכל תדירות אלא רק בתדירויות מסוימות. על הבסיס החלקי הזה של תורת הקוונטים המוקדמת, הצליח נילס בוהר לבנות מודל כמעט מושלם של אטום המימן. ב-1913 הוא פרסם את נוסחת בוהר לרמות האנרגיה המותרות באטום המימן, אליה הוא הגיע במה שכונה "תערובת קסומה של פיזיקה קלאסית שלא במקומה ומכניקת קוונטים מוקדמת"[1] (משוואת שרדינגר לא פורסמה עד 1924).