Teoria lui Bohr a atomului de hidrogen

În 1913, fizicianul danez Niels Bohr (1885 - 1962) a reușit să explice spectrul hidrogenului atomic prin o extindere a descrierii atomului făcută de Rutherford. În acel model, electronii încărcați cu sarcini negative se rotesc în jurul nucleelor atomice încărcate cu sarcini pozitive datorită forței de atracție electrostatice potrivit legii lui Coulomb.

Dar electronul poate fi considerat nu numai ca o particulă, dar și ca o undă de Broglie (unda de materie) care interferează cu ea însăși. Orbita este stabilă numai dacă se îndeplinește condiția pentru o undă staționară: Circumferința trebuie să fie un multiplu întreg al lungimii de undă. Consecița este că numai valorile speciale ale razei și energiei sunt permise. Completarea matematică explică cum se calculează aceste valori.

Potrivit electrodinamicii clasice, o sarcină accelerată (ca și electronul care se mișcă pe o traiectorie circulară, deci are o accelerației centripete), ar trebui să emită continuu unde electromagnetice. Astfel, din cauza pierderii de energie electronul ar trebui să cadă pe nucleu foarte repede. Totuși un electron în modelul Bohr nu emite nici o energie, atât timp cât energia lui are una dintre valorile de mai sus. Un electron care nu este pe nivelul de energie cel mai scăzut (n = 1), poate să sufere o tranziție spontană coborând pe un nivel inferior și în felul acesta emite diferența de energie sub forma unui foton (particulă de lumină). Calculând lungimile de unde corespunzătoare undelor elecromagnetice, se vor gasi aceleași rezultate ca prin măsurarea liniilor spectrului de hidrogen.

Modelul lui Bohr al atomului de hidrogen era numai un pas intermediar pana la ajungerea la o teorie exactă a structurii atomice, care a fost posibilă prin mecanică și electrodinamica cuantică.

Prin stabilirea unor orbite ferme pe care electronii se pot situa în mişcarea lor în jurul nucleului atomic, Bohr a putut explica foarte bine lungimile de undă discrete (cu valori fixe) ale radiaţiei emise de atomul de hidrogen. Radiaţia se manifestă, a susţinut Bohr, doar când un electron al hidrogenului face saltul de la o stare staţionară (orbită) superioară, la una mai aproape de nucleu. Energia pierdută de electron este exact aceeaşi cu energia cuantelor de lumină.