År #1911 res# te den #26 # år gamla fysikern Niels Bohr från Köpenhamn till Rutherfords laboratorium i Manchester. Det var naturligt för honom att fortsätta försöka förstå atomernas natur.

Bohr gjorde som fysiker ofta gör när de står inför ett komplicerat problem. Han koncentrerade sig på det enklast möjliga fallet, väte­atomen. Den består av en atomkärna omgiven av endast en elektron. Kärnan har en positiv elementarladdning och elektronen har en negativ.

Bohr föreställde sig att elektronen kunde gå som en satellit i olika banor runt atomkärnan. Men i stället för tyngdkraften är det då den elektriska attraktionen mellan elektronen och kärnan som håller elektronen i # \sin # bana. Han föreställde sig att elektronerna kunde lyftas ut till högre energinivåer precis som satelliter kan "lyftas" ut till banor med större mekanisk energi.

#10.11# Bohrs atommodell

#10.12# Niels Bohr #(1885-1962)#

Bohr fortsatte arbetet med Rutherfords atommodell. Bohrs teori för atomen var ny och revolutionerande, och stod delvis i strid med den klassiska fysikens lagar.

När en atom sänder ut ljus, tar atomen ett språng från en högre energinivå till en lägre energinivå. När atomen absorberar ljus, hoppar den från en lägre till en högre energinivå. Se figur #10.13. # Normalt är många energisprång möjliga i en atom.

#10.13 # a) Energitillstånden i en atom.

b) Atomen avger energin W #_{n} - # W #_{m} = # hf.

c) Atomen mottar energin W #_{n} - # W #_{m} = # hf.

#10.14# De färgade linjerna i spektret uppstår när en atom sänder ut ljus. Varje mörk linje visar att atomen har absorberat energi.

De mörka linjerna ligger precis där de färgade linjerna ligger. Förklaringen följer av Bohrs postulat: När en atom "faller" från energitillståndet # W _{n} # till # W # m utsänder den en foton med energin # W  = # W #_{n}#   #- # W #_{m}# . När en atom absorberar en foton # W  = # W #_{n}#   #- # W #_{m}# "lyfts" atomen till energin W #_{n}# . Fotonenergin är # W  =  hf # är lika stor i båda fallen.

Varje språng ger upphov till ljus med en bestämd frekvens. Ljuset från ett sådant språng kallas spektrallinje.

Med moderna "mikroskop" kan man göra bilder som visar atomerna på en yta. I inledningen till kapitel #7 v# isade vi en sådan bild. Eftersom atomerna är tusentals gånger mindre än det synliga ljusets våglängd, skulle man aldrig ha kunnat göra en sådan här bild med hjälp av ett vanligt ljusmikroskop #- # oavsett hur starkt det var. I verkligheten finns alltså inga färger. Bilden är mera som en karta.

Atomerna är således nästan obegripligt små och egentligen finns inga bilder från vår värld som kan beskriva atomernas så kallade kvantvärld. Där finns inga fasta former och elektronerna är inte pyttesmå kulor som dansar runt en ärtliknande atomkärna. De bildar i själva verket något slags "sannolikhetsmoln" kring en diffus men koncentrerad atomkärna.

Alla modeller har ett giltighetsområde där de fungerar ganska bra för att beskriva och förutse resultatet av vissa experiment. Vid låga energier fungerar en atommodell bra, men vid högre energier förlorar den # \sin # giltighet och måste ersättas av en annan. Atommodellerna i exempel #3 # innehåller som du ser ingen information om protonernas och neutronernas struktur, vad de består av. Vid mycket höga energier är det nödvändigt att modellen kan beskriva protonernas och neutronernas inre struktur. Då är det nödvändigt med ytterligare en modell.