- Karakteristik model atom de Broglie
- Percobaan Davisson dan Germer
- Batasan
- Artikel yang menarik
- Referensi
The model atom Broglie de diusulkan oleh fisikawan Perancis Louis Broglie pada tahun 1924. Dalam tesis doktornya, Broglie menegaskan dualitas gelombang-partikel elektron, meletakkan dasar-dasar mekanika gelombang. Broglie menerbitkan temuan teoritis penting tentang sifat materi sel-gelombang pada skala atom.
Kemudian, pernyataan de Broglie secara eksperimental didemonstrasikan oleh ilmuwan Clinton Davisson dan Lester Germer, pada tahun 1927. Teori gelombang elektron De Broglie didasarkan pada proposal Einstein tentang sifat gelombang cahaya pada panjang gelombang pendek.
Broglie mengumumkan kemungkinan bahwa materi memiliki perilaku yang mirip dengan cahaya, dan menyarankan sifat serupa dalam partikel subatomik seperti elektron.
Muatan listrik dan orbit membatasi amplitudo, panjang, dan frekuensi gelombang yang dijelaskan oleh elektron. Broglie menjelaskan gerakan elektron di sekitar inti atom.
Karakteristik model atom de Broglie
Untuk mengembangkan proposalnya, Broglie memulai dari prinsip bahwa elektron memiliki sifat ganda antara gelombang dan partikel, mirip dengan cahaya.
Dalam pengertian ini, Broglie membuat perumpamaan antara kedua fenomena tersebut, dan berdasarkan persamaan yang dikembangkan oleh Einstein untuk mempelajari sifat gelombang cahaya, ia menunjukkan hal berikut:
- Energi total foton dan, akibatnya, energi total elektron, dihasilkan dari perkalian frekuensi gelombang dan konstanta Plank (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x detik), seperti yang ditunjukkan dirinci dalam ekspresi berikut:
Dalam ungkapan ini:
E = energi elektron.
h = Konstanta papan.
f = frekuensi gelombang.
- Momentum linier foton, dan oleh karena itu elektron, berbanding terbalik dengan panjang gelombang, dan kedua besaran tersebut terkait melalui konstanta Plank:
Dalam ungkapan ini:
p = momentum elektron.
h = Konstanta papan.
λ = panjang gelombang.
- Momentum linier adalah hasil kali massa partikel dan kecepatan partikel selama perpindahannya.
Jika ekspresi matematika di atas disusun ulang sebagai fungsi panjang gelombang, kita mendapatkan yang berikut:
Dalam ungkapan ini:
λ = panjang gelombang.
h = Konstanta papan.
m = massa elektron.
v = kecepatan elektron.
Karena h, konstanta Plank bernilai kecil, begitu pula panjang gelombang λ. Akibatnya, dapat dinyatakan bahwa sifat gelombang elektron hanya terjadi pada tingkat atom dan subatomik.
- Broglie juga didasarkan pada postulat model atom Bohr. Menurut yang terakhir, orbit elektron terbatas dan hanya dapat berupa kelipatan bilangan bulat. Begitu:
Dimana:
λ = panjang gelombang.
h = Konstanta papan.
m = massa elektron.
v = kecepatan elektron.
r = jari-jari orbit.
n = bilangan bulat.
Menurut model atom Bohr, yang diadopsi Broglie sebagai basis, jika elektron berperilaku seperti gelombang berdiri, satu-satunya orbit yang diperbolehkan adalah yang jari-jarinya sama dengan kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang λ.
Oleh karena itu, tidak semua orbit memenuhi parameter yang diperlukan elektron untuk melewatinya. Inilah mengapa elektron hanya dapat bergerak pada orbit tertentu.
Teori gelombang elektron de Broglie membenarkan keberhasilan model atom Bohr dalam menjelaskan perilaku elektron tunggal atom hidrogen.
Demikian pula, ini juga menjelaskan mengapa model ini tidak cocok dengan sistem yang lebih kompleks, yaitu atom dengan lebih dari satu elektron.
Percobaan Davisson dan Germer
Verifikasi eksperimental model atom de Broglie berlangsung 3 tahun setelah dipublikasikan, pada tahun 1927.
Fisikawan Amerika terkemuka Clinton J. Davisson dan Lester Germer secara eksperimental mengkonfirmasi teori mekanika gelombang.
Davisson dan Germer melakukan tes hamburan berkas elektron melalui kristal nikel dan mengamati fenomena difraksi melalui media logam.
Eksperimen yang dilakukan terdiri dari prosedur sebagai berikut:
- Pada contoh pertama, rakitan berkas elektron ditempatkan yang memiliki energi awal yang diketahui.
- Sebuah sumber tegangan dipasang untuk mempercepat pergerakan elektron dengan memicu beda potensial.
- Aliran berkas elektron diarahkan ke kristal logam; dalam hal ini, nikel.
- Jumlah elektron yang berdampak pada kristal nikel diukur.
Pada akhir percobaan, Davisson dan Germer mendeteksi bahwa elektron tersebar ke arah yang berbeda.
Dengan mengulangi eksperimen menggunakan kristal logam dengan orientasi berbeda, para ilmuwan mendeteksi hal berikut:
- Hamburan berkas elektron melalui kristal logam sebanding dengan fenomena interferensi dan difraksi berkas cahaya.
- Pantulan elektron pada kristal tumbukan menggambarkan lintasan yang, secara teoritis, harus dijelaskan menurut teori gelombang elektron de Broglie.
Singkatnya, percobaan Davisson dan Germer secara eksperimental memverifikasi sifat gelombang-partikel elektron ganda.
Batasan
Model atom de Broglie tidak memprediksi lokasi tepat elektron di orbit yang dilewatinya.
Dalam model ini, elektron dianggap sebagai gelombang yang bergerak di seluruh orbit tanpa lokasi tertentu, sehingga memperkenalkan konsep orbital elektronik.
Lebih lanjut, model atom de Broglie, yang dianalogikan dengan model Schrödinger, tidak mempertimbangkan rotasi elektron pada sumbu yang sama (spin).
Dengan mengabaikan momentum sudut intrinsik elektron, variasi spasial partikel subatom ini diabaikan.
Dalam nada yang sama, model ini juga tidak memperhitungkan perubahan perilaku elektron cepat sebagai konsekuensi dari efek relativistik.
Artikel yang menarik
Model atom Schrödinger.
Model atom Chadwick.
Model atom Heisenberg.
Model atom Perrin.
Model atom Thomson.
Model atom Dalton.
Model atom Dirac Jordan.
Model atom dari Democritus.
Model atom Bohr.
Referensi
- Teori Kuantum Bohr dan Gelombang De Broglie (nd). Diperoleh dari: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - Biografis (1929). © Yayasan Nobel. Diperoleh dari: nobelprize.org
- Louis-Victor de Broglie (nd). Diperoleh dari: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Diperoleh dari: britannica.com
- Model atom De Broglie. Universitas Nasional Pendidikan Jarak Jauh. Spanyol. Diperoleh dari: ocw.innova.uned.es
- Gelombang Materi Oleh Louis De Broglie (nd). Diperoleh dari: hiru.eus
- Von Pamel, O., dan Marchisio, S. (nd). Mekanika kuantum. Universitas Nasional Rosario. Diperoleh dari: fceia.unr.edu.ar