Введение
Единица длины, примерно равная размеру атома водорода. Радиус Бора (a₀) — физическая константа, приблизительно равная наиболее вероятному расстоянию между ядром и электроном в атоме водорода в его основном состоянии. Он назван в честь Нильса Бора из-за его роли в модели атома Бора. Его значение составляет
The Bohr radius (a 0) is a physical constant, approximately equal to the most probable distance between the nucleus and the electron in a hydrogen atom in its ground state. It is named after Niels Bohr, due to its role in the Bohr model of an atom. Its value is
История
В модели Бора для атомной структуры, предложенной Нильсом Бором в 1913 году, электроны движутся по орбитам вокруг центрального ядра под действием электростатического притяжения. Исходный вывод постулировал, что электроны обладают орбитальным угловым моментом, кратным целому числу уменьшенной постоянной Планка, что успешно соответствовало наблюдаемым дискретным энергетическим уровням в спектрах излучения, а также предсказывало фиксированный радиус для каждого из этих уровней. В самом простом атоме, водороде, один электрон вращается вокруг ядра, и его наименьшая возможная орбита, с наименьшей энергией, имеет орбитальный радиус, почти равный радиусу Бора. (Он не совсем равен радиусу Бора из-за эффекта редуцированной массы. Они отличаются примерно на 0,05%.) Модель атома Бора была вытеснена облаком вероятности электрона, описываемым уравнением Шрёдингера, опубликованным в 1926 году. Эта картина усложняется спином и эффектами квантового вакуума, приводящими к образованию тонкой и сверхтонкой структуры. Тем не менее, формула радиуса Бора остаётся ключевой в расчётах атомной физики благодаря своей простой связи с фундаментальными константами (поэтому она определяется с использованием истинной массы электрона, а не редуцированной массы, как упоминалось выше). В связи с этим она стала единицей длины в атомных единицах. В квантовомеханической теории атома водорода Шрёдингера радиус Бора представляет собой значение радиальной координаты, при которой радиальная плотность вероятности нахождения электрона максимальна. Ожидаемое значение радиального расстояния электрона, напротив, равно 3/2 * a₀.
Связанные константы
Радиус Бора — одна из трёх связанных единиц длины, две другие — приведённая длина волны Комптона электрона и классический радиус электрона. Любая из этих констант может быть выражена через любую другую с использованием постоянной тонкой структуры.