สมมติว่าอะตอมเป็นอนุภาคมูลฐานที่ไม่สามารถแบ่งแยกได้
ทุกอะตอมของธาตุเหมือนกัน และสามารถรวมตัวกันในสัดส่วนที่แน่นอนเพื่อสร้างสารประกอบ
เรียกว่ารูปแบบ "ลูกพรุน"
(Plum Pudding Model)
โดยเสนอว่าอะตอมประกอบด้วยประจุลบ (อิเล็กตรอน) กระจายอยู่ในตัวอะตอมที่มีประจุบวกเป็นพื้นฐาน
อธิบายว่าประจุบวกของอะตอมอยู่ที่ศูนย์กลาง (นิวเคลียส) และอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในวงโคจรที่มีพลังงานจำกัด
อิเล็กตรอนสามารถขยับจากวงโคจรหนึ่งไปยังวงโคจรอีกวงโดยการดูดหรือปล่อยพลังงานในรูปของโฟตอน
การเปลี่ยนแปลงพลังงานของอิเล็กตรอนในวงโคจรจะส่งผลให้เกิดการปล่อยหรือดูดซับแสงในช่วงความถี่เฉพาะ
พลังค์ (Max Planck)
ได้เสนอแนวคิดว่า พลังงาน (Energy) ที่ถูกดูดซับหรือปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีค่าเป็น ควอนตัม หรือหน่วยย่อย
สมการของพลังค์
โดย Eคือพลังงาน, h คือค่าคงที่ของพลังค์,
และ ν คือความถี่ของคลื่น
เส้นสเปกตรัม : เมื่ออิเล็กตรอนในอะตอมของไฮโดรเจนถูกกระตุ้นให้ไปยังวงโคจรที่มีพลังงานสูงแล้วตกลงมาในวงโคจรที่ต่ำลงจะปล่อยพลังงานในรูปของคลื่นแสงที่มีความถี่เฉพาะ
หลักการ Balmer Series : สำหรับไฮโดรเจนจะปล่อยแสงในช่วงคลื่นที่มองเห็นได้
หลักการ Lyman Series : เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงจากวงโคจรสูงไปยังวงโคจรที่มีพลังงานต่ำสุด จะปล่อยแสงในช่วงอัลตราไวโอเลต
ทฤษฎีนี้อธิบายการจัดเรียงวงโคจรของอิเล็กตรอนในอะตอม โดยอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่อยู่ในวงโคจรที่มีพลังงานเฉพาะ และวงโคจรเหล่านี้ไม่สามารถถูกรบกวนจากภายนอก
การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในวงโคจรไม่ทำให้มีการปล่อยพลังงาน แต่เมื่ออิเล็กตรอนกระโดดจากวงโคจรหนึ่งไปยังวงโคจรที่มีพลังงานต่ำกว่า จะปล่อยพลังงานในรูปของแสง (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า)
เมื่อแสงที่มีความถี่สูงพอไปกระทบกับพื้นผิวโลหะ อิเล็กตรอนจากโลหะจะถูกปล่อยออกมา
ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้โดยการใช้แนวคิดของ ควอนตัม
(พลังค์), โดยแสงจะมีลักษณะของ โฟตอน (photon) ที่มีพลังงานจำเพาะ
โดย Ephoton คือพลังงานของโฟตอน, h คือค่าคงที่ของพลังค์,
และ ν คือความถี่ของแสง
สมการโฟโตอิเล็กทริก
ความยาวคลื่นเดอบรอยล์
โดย λ คือความยาวคลื่นของอนุภาค,
h คือค่าคงที่ของพลังค์,
และ p คือโมเมนตัมของอนุภาค
ปรากฏการณ์ที่อธิบายว่า แสง และ อนุภาค เช่น อิเล็กตรอน สามารถแสดงลักษณะทั้งสองแบบได้ตามสถานการณ์
ตัวอย่าง
แสงสามารถแสดงพฤติกรรมของคลื่น เช่น การแทรกสอด (Interference) และการเลี้ยวเบน (Diffraction)
อิเล็กตรอนแสดงพฤติกรรมคล้ายอนุภาคในการเคลื่อนที่และชน แต่ก็สามารถแสดงพฤติกรรมของคลื่นได้เมื่ออยู่ในสภาพที่เหมาะสม
(เช่น ความยาวคลื่นเดอบรอยล์)
ฟิสิกส์อะตอม
ที่มา : ฟิสิกส์ ไทบ้าน