¿Qué es exactamente la energía de radiación en el modelo de átomo de hidrógeno de Bohr?
¿Qué “exactamente” estás preguntando? ¿La pregunta está dirigida a lo que significa específicamente en el modelo de Bohr? ¿O estás preguntando qué es la energía de radiación, fundamentalmente? ¿Quieres hacer hincapié en la palabra “es”, “radiación” o “energía”?
La respuesta a la primera pregunta es simple: todos sabían en el momento de Bohr, a través de experimentos (que se consideraban Química en ese momento), que el átomo de hidrógeno exhibía espectros de emisión o líneas espectrales en la parte superior de un continuo. La pregunta era, ¿por qué? La paradoja es doble:
- ¿Habría algún tipo de reacción si mezclara una solución débil de peróxido de calidad alimentaria con polvo de coral?
- ¿Por qué el modelo de Bohr predice el espectro de energía correcto para el átomo de hidrógeno cuando se equivoca el momento angular?
- Un átomo de hidrógeno no emite rayos X. ¿Por qué?
- Si el hidrógeno se fusiona en helio en las estrellas, ¿de dónde obtiene el átomo de helio ese electrón y protón extra?
- Cómo filtrar gas hidrógeno de otra solución
- Según la teoría electromagnética clásica de la radiación, una partícula cargada acelerada irradia energía electromagnética . Sin embargo, si aplicaste esta fórmula al electrón que gira alrededor de un núcleo, la predicción era que el electrón perdería toda su energía a través de un proceso continuo de emisión de energía electromagnética (ver más abajo) , dentro de una escala de tiempo muy corta, y colapsaría en el núcleo. Por lo tanto, el átomo de hidrógeno no podría ser estable. Sin embargo, experimentalmente, existen mucho.
- Como se mencionó en el punto anterior, la predicción espectro de emisión sería continuo y no discreto.
La cuestión de cuál era la energía de radiación en este contexto, era bastante clara: era la energía en los campos electromagnéticos . “Radiación” se refiere a esta energía siendo llevada lejos de la fuente. Este es un fenómeno muy bien entendido en el electromagnetismo clásico (basado completamente en las ecuaciones de Maxwell y la ley de fuerza de Lorentz): un conjunto autosuficiente de campos electromagnéticos simplemente se aleja a cierta velocidad de la fuente, “al infinito”. Para más información, lea La respuesta de Debdutta Paul (দেবদত্ত পাল) a ¿Pueden estar presentes los campos electromagnéticos donde no hay cargas eléctricas?
Digresión: ¿qué hizo Bohr para deshacerse de los problemas? Cuantificó los “niveles de energía” del átomo de hidrógeno, asumió que las transiciones son posibles solo entre estos niveles, lo que lleva a que solo se difunda la diferencia discreta (seguida de la conservación de la energía). etc.
Si te preguntas por qué “ energía “ incluso entra en escena, es simplemente porque lo que sea que consista en el espectro de emisión observado del átomo de hidrógeno, tiene el capacidad de hacer trabajo. Por ejemplo, uno podría generar electricidad a través del efecto fotoeléctrico. Para más información, lea La respuesta de Debdutta Paul (দেবদত্ত পাল) a ¿Cómo sabemos que alguna entidad es una forma de energía?
Lamento haberte aburrido si tu pregunta era más que solo lo que significaba en el modelo, y querías preguntar ¿qué es la radiación, fundamentalmente?
¡Física a tu rescate! La física moderna presenta el siguiente enfoque para tales preguntas: solo esas preguntas están dentro del dominio de la Física que pueden responderse mediante experimentos. Cualquier cosa más allá es filosofía, y no importa.
¿Entonces? Entonces, la cuestión es que solo puedes hacer preguntas experimentales tangibles sobre la radiación. Por ejemplo:
- ¿Cuál es la velocidad de su propagación? ¿Cómo se ve afectado esto por los diferentes medios?
- ¿Cómo interactúa con otra materia, por ejemplo, con electrones en el efecto fotoeléctrico?
- ¿Por qué vemos una variedad de espectros, continuos en el caso de cuerpos negros como el Sol y líneas de emisión (y absorción) en el caso del hidrógeno y otros átomos más pesados? Más interesante aún, incluso el Sol es principalmente hidrógeno (!) Entonces, ¿qué produce esta diferencia?
- ¿Qué determina la energía de la radiación? ¿Qué determina la intensidad ?
- ¿La radiación posee otras propiedades?
Las respuestas a las preguntas anteriores fueron dadas de manera coherente por la teoría del campo cuántico, un tema mucho más riguroso que el modelo del átomo de Bohr. Unifica Las ideas de la materia y la radiación en un solo marco coherente, en el que los jugadores del juego son campos cuánticos, que son operadores hermitianos que actúan en un espacio vectorial de estados (de un sistema físico en consideración) y tienen ciertas propiedades (como conmutatividad / anti-conmutatividad) con respecto a ciertas transformaciones, que determinan la naturaleza estadística del tipo de materia / energía de la que se habla. Estos operadores hermitianos son funciones del espacio-tiempo, es decir, en cada conjunto de puntos de espacio-tiempo (x, y, z, t), el operador es diferente.
Ningún lenguaje que sea menos técnico que el anterior puede encapsular completamente todas las preguntas simples sobre la energía de radiación, que uno puede preguntar y responder mediante experimentos. Cualquier cosa más simple no hace justicia a la pregunta de qué es la radiación . Cualquier cosa más fundamental es la filosofía, y está más allá del alcance de la ciencia.
Descargo de responsabilidad: las referencias a mis respuestas no están destinadas a promoverlas. Las discusiones más detalladas sobre esos puntos son tangenciales para el flujo de esta respuesta y también equivaldrían a un auto-plagio, por lo tanto, se hizo una auto-referencia para desalentar la distracción para el lector casual, pero también dejar la opción abierta para el lector interesado.
