रदरफोर्ड और बोहर मॉडल

परमाणु संरचना का अध्ययन भौतिकी के क्षेत्र में एक प्रमुख विषय रहा है। दो सबसे महत्वपूर्ण मॉडल जिन्होंने इस समझ में योगदान दिया है, वे हैं रदरफोर्ड और बोहर मॉडल। 20वीं सदी के आरंभ में विकसित इन मॉडलों ने परमाणु के गठन के बारे में प्रारंभिक विचारों को प्रदर्शित किया और आधुनिक परमाणु सिद्धांत के लिए मार्ग प्रशस्त किया।

रदरफोर्ड परमाणु मॉडल

रदरफोर्ड मॉडल 1911 में अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जब उन्होंने अल्फा कणों के बिखराव से संबंधित अपने क्रांतिकारी प्रयोगों को अंजाम दिया। रदरफोर्ड मॉडल में गहराई से जाने से पहले, उस प्रयोग को समझना महत्वपूर्ण है जिसने इसके निर्माण का नेतृत्व किया।

स्वर्ण पत्र प्रयोग

रदरफोर्ड ने अपने सहयोगियों गीगर और मार्सडेन के साथ प्रसिद्ध स्वर्ण पत्र प्रयोग किया। उन्होंने एक पतली स्वर्ण पत्र पर अल्फा कणों को दागा और देखा कि कण कैसे बिखरते हैं।

यहाँ व्यवस्था इस प्रकार थी:

रेडियोधर्मी स्रोत ───> [स्वर्ण पत्र] α-कण ───> डिटेक्टर स्क्रीन

परिणाम कुछ इस तरह थे:

• ज्यादातर अल्फा कण पत्र के माध्यम से थोड़े या बिना विचलन के गुजर गए।
• कुछ कण छोटे कोणों पर विचलित हुए।
• बहुत कम पीछे की ओर 90 डिग्री से अधिक के कोण पर विचलित हुए।

यह आश्चर्यजनक था, क्योंकि प्लम पुडिंग मॉडल (उस समय का प्रचलित परमाणु मॉडल) के अनुसार, कणों के न्यूनतम विचलन के साथ गुजरने की उम्मीद थी।

परमाणु मॉडल

प्रयोग के परिणा मों के आधार पर, रदरफोर्ड ने परमाणु का एक नया मॉडल प्रस्तावित किया:

• एक परमाणु का एक छोटा, सघन नाभिक होता है जहां इसका अधिकांश द्रव्यमान केंद्रित होता है। नाभिक सकारात्मक आवेशित होता है।
• इलेक्ट्रॉन इस नाभिक के चारों ओर उसी तरह घूमते हैं जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं।
• परमाणु का अधिकांश भाग खाली स्थान होता है, यही कारण है कि अधिकांश अल्फा कण किसी बाधा के बिना पत्र के माध्यम से गुजर गए।

यहाँ रदरफोर्ड मॉडल का एक साधारण चित्रण है:

इस मॉडल ने नाभिक की अवधारणा को पेश किया लेकिन परमाणु की स्थिरता और इलेक्ट्रॉन क्यों नाभिक के चारों ओर नहीं घूमते हैं, इसका उत्तर नहीं दिया।

बोहर का परमाणु मॉडल

बोहर मॉडल ने रदरफोर्ड के मॉडल से विचार लिए और परमाणु संरचना को बेहतर तरीके से समझाने के लिए क्वांटम सिद्धांत को शामिल किया। नील्स बोहर ने 1913 में इस मॉडल का परिचय दिया, जो रदरफोर्ड के मॉडल की कुछ सीमाओं को संबोधित करता है।

बोहर मॉडल के प्रमुख सिद्धांत

• इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर विशेष, संकेतनिक कक्षाओं में परिक्रमा करते हैं जिनकी निश्चित ऊर्जाएँ होती हैं।
• इन कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन विकिरण का उत्सर्जन नहीं करेंगे और इस प्रकार नाभिक के चारों ओर परिक्रमा नहीं करेंगे।
• जब एक इलेक्ट्रॉन एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जाता है तो विकिरण उत्सर्जित या अवशोषित होता है।

इन कक्षाओं के बीच की ऊर्जा अंतर को इस प्रकार दिया जा सकता है:

E = hf

जहाँ E ऊर्जा अंतर है, h प्लांक स्थिरांक है, और f उत्सर्जित या अवशोषित विकिरण की आवृत्ति है।

बोहर मॉडल का दृश्यांकन

बोहर मॉडल में, इलेक्ट्रॉन नाभिक से निर्धारित दूरी पर विशेष कक्षाओं या "गोले" में होते हैं:

यहाँ केंद्रीय लाल वृत्त नाभिक है, जबकि काले बिंदु उनके संकेतनिक कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन हैं।

बोहर की सफलताएँ और सीमाएँ

बोहर मॉडल की ताकतें निम्नलिखित हैं:

• विभिन्न ऊर्जा स्तरों में इलेक्ट्रॉनों की स्थिरता को समझाया।
• हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम की रेखाओं को सही ढंग से वर्णित किया।

हालांकि, इस मॉडल की अपनी सीमाएँ थीं:

• केवल हाइड्रोजन जैसे परमाणुओं (एकल इलेक्ट्रॉन प्रणाली) के लिए सही ढंग से कार्यरत था।
• स्पेक्ट्रल रेखाओं की सूक्ष्म संरचना और विभाजन को समझाने में असमर्थ।
• मल्टी-इलेक्ट्रॉन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन अंतःक्रियाओं की उपेक्षा की।
• इलेक्ट्रॉनों की तरंग प्रकृति को ध्यान में नहीं लिया।

निष्कर्ष

रदरफोर्ड और बोहर मॉडलों ने परमाणु संरचना के लिए बुनियादी ढांचा तैयार किया। हालाँकि दोनों मॉडलों की अपनी सीमाएँ हैं, उन्होंने परमाणु भौतिकी की हमारी समझ में महत्वपूर्ण प्रगति को चिह्नित किया। आज, क्वांटम यांत्रिकी के विकास के साथ, हमारे परमाणु की अवधारणा ने और अधिक विकसित हो गई है, जो हमें परमाणु और उप-परमाणु प्रक्रियाओं की एक व्यापक और जटिल समझ देती है।

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