डी Broglie परमाणु मॉडल फ्रांसीसी भौतिकशास्त्री 1924 में लुई Broglie उनकी डॉक्टरेट की थीसिस में द्वारा प्रस्तावित किया गया, Broglie इलेक्ट्रॉनों की लहर कण द्वंद्व की मांग की, लहर यांत्रिकी की नींव बिछाने। ब्रोगली ने परमाणु स्तर पर पदार्थ के तरंग-कोष प्रकृति पर महत्वपूर्ण सैद्धांतिक निष्कर्ष प्रकाशित किए।
बाद में, 1927 में वैज्ञानिकों द्वारा क्लिंटन डेविसन और लेस्टर जर्मेर द्वारा डी ब्रोगली के बयानों का प्रायोगिक रूप से प्रदर्शन किया गया। डी ब्रोगली का इलेक्ट्रॉन तरंग सिद्धांत लघु तरंग दैर्ध्य में प्रकाश की तरंग गुणों पर आइंस्टीन के प्रस्ताव पर आधारित है।
ब्रोगली ने इस संभावना की घोषणा की कि इस मामले में प्रकाश के समान व्यवहार था, और इलेक्ट्रॉनों जैसे उप-परमाणु कणों में समान गुणों का सुझाव दिया।
इलेक्ट्रिक चार्ज और ऑर्बिट इलेक्ट्रॉनों द्वारा वर्णित तरंग के आयाम, लंबाई और आवृत्ति को प्रतिबंधित करते हैं। ब्रोगली ने परमाणु नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की गति को समझाया।
डी ब्रोगली परमाणु मॉडल के लक्षण
अपने प्रस्ताव को विकसित करने के लिए, ब्रोगली ने इस सिद्धांत से शुरुआत की कि इलेक्ट्रॉनों में प्रकाश के समान तरंग और कण के बीच एक दोहरी प्रकृति थी।
इस अर्थ में, ब्रोगली ने दोनों घटनाओं के बीच एक उपमा बनाया, और प्रकाश की तरंग प्रकृति के अध्ययन के लिए आइंस्टीन द्वारा विकसित समीकरणों के आधार पर, उन्होंने निम्नलिखित संकेत दिए:
- फोटोन की कुल ऊर्जा और, परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन की कुल ऊर्जा, तरंग आवृत्ति और प्लैंक के स्थिर (6.62606957 (29) × 10 -34 जूल्स x सेकंड) के उत्पाद से परिणाम के रूप में दिखाया गया है निम्नलिखित अभिव्यक्ति में विस्तृत:
इस अभिव्यक्ति में:
ई = इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा।
h = तख़्त का स्थिर।
f = तरंग की आवृत्ति।
- फोटोन की रैखिक गति, और इसलिए इलेक्ट्रॉन, तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होता है, और दोनों परिमाण प्लांक के स्थिरांक से संबंधित होते हैं:
इस अभिव्यक्ति में:
पी = इलेक्ट्रॉन की गति।
h = तख़्त का स्थिर।
λ = तरंग दैर्ध्य।
- रेखीय गति कण के द्रव्यमान और उसके विस्थापन के दौरान कण की गति का उत्पाद है।
यदि उपरोक्त गणितीय अभिव्यक्ति को तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में पुनर्गठित किया जाता है, तो हमारे पास निम्नलिखित हैं:
इस अभिव्यक्ति में:
λ = तरंग दैर्ध्य।
h = तख़्त का स्थिर।
m = इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान।
v = इलेक्ट्रॉन का वेग।
एच के बाद से, प्लांक के स्थिरांक का एक छोटा मूल्य है, इसलिए तरंग दैर्ध्य λ है। नतीजतन, यह बताना संभव है कि इलेक्ट्रॉन के तरंग गुण केवल परमाणु और उप-परमाणु स्तर पर होते हैं।
- ब्रोगली, बोहर के परमाणु मॉडल के पोस्ट-आउट पर भी आधारित है। उत्तरार्द्ध के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों की कक्षाएं सीमित हैं और केवल पूरे संख्याओं के गुणक हो सकते हैं। इसलिए:
कहाँ पे:
λ = तरंग दैर्ध्य।
h = तख़्त का स्थिर।
m = इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान।
v = इलेक्ट्रॉन का वेग।
आर = कक्षा की त्रिज्या।
n = पूर्णांक।
बोह्र के परमाणु मॉडल के अनुसार, जिसे ब्रोगली ने एक आधार के रूप में अपनाया, यदि इलेक्ट्रॉनों को खड़े तरंगों की तरह व्यवहार किया जाता है, तो अनुमति दी गई एकमात्र कक्षा वे हैं जिनकी त्रिज्या तरंग दैर्ध्य λ के एक पूर्णांक बहु के बराबर है।
इसलिए, सभी कक्षाओं को इलेक्ट्रॉन के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक मापदंडों को पूरा नहीं करते हैं। यही कारण है कि इलेक्ट्रॉनों को केवल विशिष्ट कक्षाओं में स्थानांतरित किया जा सकता है।
डी ब्रोगली इलेक्ट्रॉन तरंग सिद्धांत ने हाइड्रोजन परमाणु के एकल इलेक्ट्रॉन के व्यवहार की व्याख्या करने में बोह्र के परमाणु मॉडल की सफलता को उचित ठहराया।
इसी तरह, इसने इस बात पर भी प्रकाश डाला कि यह मॉडल अधिक जटिल प्रणालियों में फिट क्यों नहीं हुआ, यानी एक से अधिक इलेक्ट्रॉन वाले परमाणु।
डेविसन और जर्मेर प्रयोग
डी ब्रोगली परमाणु मॉडल का प्रायोगिक सत्यापन इसके प्रकाशन के 3 साल बाद 1927 में हुआ।
प्रमुख अमेरिकी भौतिकविदों क्लिंटन जे डेविसन और लेस्टर जर्मेर ने प्रयोगात्मक रूप से तरंग यांत्रिकी के सिद्धांत की पुष्टि की।
डेविसन और जर्मर ने निकेल क्रिस्टल के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन बीम के बिखरने का परीक्षण किया और धातु के माध्यम से विवर्तन की घटना का अवलोकन किया।
किए गए प्रयोग में निम्नलिखित प्रक्रिया को शामिल किया गया है:
- पहले उदाहरण में, एक इलेक्ट्रॉन बीम असेंबली रखी गई थी जिसमें ज्ञात प्रारंभिक ऊर्जा थी।
- एक संभावित अंतर को उकसाकर इलेक्ट्रॉनों की गति को तेज करने के लिए एक वोल्टेज स्रोत स्थापित किया गया था।
- इलेक्ट्रॉन बीम का प्रवाह एक धातु क्रिस्टल की ओर निर्देशित किया गया था; इस मामले में, निकल।
- निकेल क्रिस्टल पर प्रभाव डालने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को मापा गया।
प्रयोग के अंत में, डेविसन और जर्मर ने पाया कि इलेक्ट्रॉन अलग-अलग दिशाओं में बिखरे हुए थे।
विभिन्न अभिविन्यासों के साथ धातु क्रिस्टल का उपयोग करके दोहराते हुए, वैज्ञानिकों ने निम्नलिखित का पता लगाया:
- धात्विक क्रिस्टल के माध्यम से इलेक्ट्रॉन किरण का प्रकीर्णन प्रकाश किरणों के हस्तक्षेप और विवर्तन की घटना के साथ तुलनीय था।
- प्रभाव क्रिस्टल पर इलेक्ट्रॉनों के प्रतिबिंब ने प्रक्षेपवक्र का वर्णन किया है, सैद्धांतिक रूप से, इसे डी ब्रोगली इलेक्ट्रॉन तरंग सिद्धांत के अनुसार वर्णन करना चाहिए।
संक्षेप में, डेविसन और जर्मर ने प्रयोगात्मक रूप से इलेक्ट्रॉनों की दोहरी तरंग-कण प्रकृति को सत्यापित किया।
सीमाएं
डी ब्रोगली परमाणु मॉडल उस कक्षा में इलेक्ट्रॉन के सटीक स्थान की भविष्यवाणी नहीं करता है जिसमें वह यात्रा करता है।
इस मॉडल में, इलेक्ट्रॉनों को तरंगों के रूप में माना जाता है जो एक विशिष्ट स्थान के बिना कक्षा में घूमते हैं, जिससे एक इलेक्ट्रॉनिक कक्षीय की अवधारणा का परिचय होता है।
इसके अलावा, डे ब्रॉली परमाणु मॉडल, श्रोडिंगर मॉडल के अनुरूप, इलेक्ट्रॉनों के रोटेशन को उनके समान अक्ष (स्पिन) के बारे में नहीं मानते हैं।
इलेक्ट्रॉनों के आंतरिक कोणीय गति को अनदेखा करके, इन उप-परमाणु कणों की स्थानिक भिन्नता की उपेक्षा की जा रही है।
एक ही नस में, यह मॉडल भी सापेक्ष प्रभावों के परिणामस्वरूप तेजी से इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार में परिवर्तन को ध्यान में नहीं रखता है।
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संदर्भ
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