Úvodní stránka

Bohrův model atomu

Niels Bohr formuloval v roce 1913 kvantovou teorii stavby atomu, která byla založena na dvou, v té době zcela revolučních postulátech:
  1. Atom může setrvávat delší dobu jen v tzv. stacionárních stavech s určitou hodnotou energie (na určitých energetických hladinách). Ve stacionárním stavu atom energii ani nepřijímá, ani nevyzařuje.
  2. Atom přijímá nebo vyzařuje energii pouze při přechodu z jedné energetické hladiny na druhou. Při přechodu z vyšší energetické hladiny na nižší atom vyzáří foton, jehož energie Ef je rovna rozdílu těchto energií. Má-li naopak atom přejít z nižší energetické hladiny na vyšší, musí získat energii pohlcením fotonu o příslušné energii Ef.
 Bohrův model aspoň přibližně objasňoval vlastnosti atomu nejjednoduššího prvku - vodíku. Situace v atomech je ale mnohem komplikovanější a popisují ji složité rovnice kvantové mechaniky. Pro pochopení principu činnosti laseru nám však postačí i zjednodušené Bohrovy představy. Nejprve si připomeňme několik pojmů a vztahů, bez kterých se neobejdeme:
  • fotony elektromagnetického záření jsou charakterizováno svou vlnovou délkou l (řecké písmeno „lambda“) a frekvencí neboli kmitočtem f
  • mezi vlnovou délkou a kmitočtem platí vztah l = c/f, kde c = 3.108 m/s (rychlost světla ve vákuu)
  • pro energii fotonu platí Ef = h.c/l, kde h = 6,6.10-34 J.s (Planckova konstanta)
  • z uvedené rovnice vyplývá, že energie fotonu je tím větší, čím menší je jeho vlnová délka (a naopak)
  • elektrony jsou v atomu uspořádány tak, aby v základním stavu měl atom co nejnižší energii
  • absorpce je děj, při kterém atom pohltí (přijme) energii fotonu elektromagnetického záření a přejde na vyšší energetickou hladinu
  • při absorpci fotonu dojde k vybuzení neboli excitaci atomu
  • emise je děj, při kterém se atom vrací z vyšší energetické hladiny na nižší a přebytek jeho energie se vyzáří ve formě fotonu elektromagnetického záření
  • emise je opakem absorpce, atom při emisi vyzáří přesně tolik energie, kolik jí při absorpci přijme
  • za normálních podmínek dochází k emisi prakticky okamžitě po absorpci a atom se ihned (přibližně během stomiliontiny sekundy!) vrací na původní energetickou hladinu. Protože k návratu dochází samovolně a bez jakéhokoli vnějšího zásahu, říká se této emisi spontánní