FÍSICA DE SEMICONDUCTORESModelos Atómicos

UN

ANDRES FELIPE PINILLAFSC27ANDRES

25 DE MAYO DE 2015

Modelo Atómico de Bohr

La estructura de un átomo describe la disposición de los electrones alrededor del mismo junto a las energías que presentan los mismo. El origen de los espectros electromagnéticos era desconocido hasta que se asoció el comportamiento de los electrones con la teoría atómica.

Modelo Atómico de Bohr

Hacia 1922, el físico Niels Bohr, propuso un modelo atómico que constaba de tres postulados.

- Los electrones giran alrededor del átomo sin perder energía.

- Cuando el electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía se emite en forma de radiación.

- El momento angular está cuantizado.

Modelo Atómico de Bohr

Partiendo del modelo que ya había brindado Rutherford y considerando los hallazgos dados en los espectros de emisión, formuló un modelo del átomo del elemento conocido como el hidrógeno. Este modelo sería fundamental a la hora de analiza la teoría cuántica.

Experimento Franck y Hertz Se realizó hacia 1914 por James Franck y Gustav Ludwig Hertz.

Tuvo como objetivo principal, probar la cuantización de la energía de los electrones. Este experimento confirmo la teoría que había realizado y postulado Bohr.

Ellos utilizaron una válvula de 3 electrodos: Ánodo cátodo y control. En ella tenían mercurio gaseoso y le aplicaban un haz de electrones.

Allí midieron la variación de corriente

recibida en el ánodo y así deducían

las pérdidas de energía de los

electrones.

Experimento Franck y Hertz Por medio del experimento, explicaron que para potenciales

bajos, los electrones acelerados adquirían una cantidad de energía cinética. Así al entrar en contacto con el mercurio, se producía un choque elástico.

Los potenciales más altos, llevaban a que los electrones se fueran hacía la rejilla del ánodo, aumentando así la corriente observada. A partir de un valor límite, se producía un choque inelástico. Aquí la corriente bajaba abruptamente ya que el electrón ya no tenía energía cinética. El proceso se repetía cada n veces la energía límite.

Longitud de onda a partir de ecuación

Usando la relación de Planck E=hv despeje la longitud de onda asociada a niveles de energía en el átomo

4

2 2 2

4

2 2 2

2 22

4

1 2*2

1 2*2

chv h

mqE

n k h

mq ch

n k h

hck hn

E

mq

De la última expresión, tenemos que el segundo factor es la energía en el nivel 1. Así que la longitud de onda será.

2

1

hcnE

Problema del libro 2.3

Muestre que para las varias líneas del espectro de hidrógeno se puede tener una longitud de onda igual a:

2 21 22 22 1

2 22 1

2 2 2 281 2 1 2

2 2 2 22 1 2 1

2 21 22 22 1

11 1 ( )( )

1911 10

109,67 ( ) ( )

[A] 911( )

n nc c

R n ncRn n

n n n nx cm

n n n n

n n

n n

Problema del libro 2.3 Calcule lambda con: la serie de Lyman con n=5, la serie de

Balmer con n=7 y la serie de Paschen con n=10.

NivelLyman Balmer Paschen

2 1.215K - -

3 1.025K 6.559K -

4 972 4.859K 18.74K

5 949 4338K 12.81K

6 - 4.1K 10.93K

7 - 3.97K 10.04K

8 - - 9.54K

9 - - 9.22K

10 - - 9.01K

Conclusiones

Al realizar los cálculos necesarios y apoyándose en los experimentos llevados a cabo por Frank y Hertz, se pudo concluir que cuando existe una colisión inelástica con un átomo de mercurio, el electrón emite una energía de 4.9eV. Esto lleva a pensar que en dicho choque, el electrón absorbe energía en pequeñas cantidades.

El postulado de Bohr que comenta acerca de las emisiones y absorciones de energía es entonces confirmado .