Bohrsches Atommodell
Das bohrsche Atommodell wurde 1913 von Niels Bohr entwickelt und war das erste quantenmechanische Atommodell. Es baut auf dem rutherfordschem Atommodell auf.
Das bohrsche Atommodell erklärt die Linienspektren des Wasserstoff-Atoms durch die Forderung, dass sich das Elektron nur auf bestimmten (diskreten) Kreisbahnen bewegen kann, nämlich solchen, deren Drehimpuls ein ganzzahliges Vielfaches von ħ=h/(2π) mit dem planckschen Wirkungsquantum h ist (1. Bohrsches Postulat oder Quantenbedingung genannt). Der Übergang von einer solchen Bahn zur nächsten passiert sprunghaft (Quantensprung), und dabei wird ein Photon mit der entsprechenden Energiedifferenz abgegeben (2. Bohrsches Postulat oder Frequenzbedingung). Dies ist neben der Bremsstrahlung die einzige Möglichkeit für das Elektron, elektromagnetische Strahlung abzugeben.
Jeder Quantensprung ist mit der Aufnahme/Abgabe von Energie verbunden, die genau der Differenz der Energieniveaus entspricht. Diese Energie kann entweder durch andere Elektronen aufgebracht werden (Stoßenergie) oder weggenommen werden (Auger-Effekt) oder kann in Form von Lichtquanten aufgenommen oder abgegeben werden.
Lässt man die Bahn mit niedrigerem Energieniveau konstant und variiert nur die anderen, so erhält man verschiedene Serien. Der Name der Serie richtet sich nach der Bahn, auf die gesprungen wird. Hieraus lässt sich auch die Ionisierungsenergie berechnen (13,6 eV bei H-Atom), indem man einfach die Bahn, auf die gesprungen werden soll ins Unendliche setzt. Für verschiedene Anfangsstufen erhält man die möglichen Frequenzen einer Serie. Der Zusammenhang zwischen den Energieniveaus und den Frequenzen ergibt sich aus der Beziehung E = h ν. Jede Frequenz steht für eine bestimmte Farbe des Lichtes, also für die Spektrallinien. Die Spektrallinien stellen genau die Energiequanten dar, die vom Wasserstoffatom absorbiert werden können.
Die Namen der Serien
Außerdem erklärt das Bohrsche Atommodell die Stabilität der Atome: Nach der klassischen Physik müsste ein Elektron, das um den Atomkern kreist, ständig elektromagnetische Wellen aussenden und dadurch Energie verlieren. Man kann berechnen, dass aufgrund dieses Energieverlustes das Elektron innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde auf den Kern stürzen müsste, was ganz offensichtlich nicht passiert. Im Bohrschen Atommodell kann das Elektron auf der Bahn mit der niedrigsten Energie keine elektromagnetische Strahlung abgeben, da es keine niedrigere Bahn mehr gibt, in die das Elektron springen könnte.
Ein Problem des Bohrschen Atommodells ist, dass der Bahn-Drehimpuls des Elektrons im Grundzustand nach diesem Modell ħ sein müsste, tatsächlich ist er aber 0. Jedoch hat es entscheidend zur Entwicklung der Quantenmechanik beigetragen. Weiter berücksichtigt das Bohrsche Atommodell die [[Heisenbergsche_Unsch%E4rferelation|Heisenbergsche Unschärferelation]] nicht (die besagt, daß es grundsätzlich unmöglich ist, den Aufenthaltsort und die Geschwindigkeit eines Elektrons exakt zu bestimmen). Im Gegensatz zum Bohrschen Atommodell ist also die Bahn eines Elektrons nicht zu beschreiben. Es gibt aber auch Probleme von der klassischen Seite - so muss laut der Elektrodynamik eine beschleunigte Ladung Energie abstrahlen. Das Elektron müsste also Energie abstrahlen und würde in den Kern hineinspiralen.
Es war das erste Atommodell, das nicht mehr von der unbeschränkten Gültigkeit der klassischen Mechanik ausging. Außerdem führte es als erstes nichtkontinuierliche Bewegungsgesetze ein und brach so mit dem bis dahin geltenden Lehrsatz natura non facit saltus (die Natur macht keine Sprünge). Die Erklärung der Stabilität der Atome im Bohrschen Atommodell entspricht im Wesentlichen der heutigen Erklärung, nur dass die Bahn durch den allgemeineren Zustand ersetzt wurde.
Eine Erweiterung des Bohrschen Atommodells stellt das bohr-sommerfeldsche Atommodell dar.
Siehe auch: Elektronenhülle, Quantenphysik, Atomphysik