Il fissaidee

5. L’atomo: storia contemporanea

Una prima soluzione alle problematiche presentate dal modello atomico di Rutherford fu proposta dal fisico danese Niels Bohr nel 1913. Il modello di Bohr, che ebbe un grandioso successo nello spiegare gli spettri di emissione e assorbimento degli atomi, si basava su alcuni postulati che, in quanto tali, venivano assunti senza possibilità di spiegarli riconducendoli a qualcosa di più fondamentale. Solo nei due decenni successivi, con lo sviluppo della meccanica quantistica, i postulati di Bohr hanno trovato una “spiegazione” e attualmente possiamo considerarli come un’ottima approssimazione – nel caso di atomi semplici – di una teoria molto più complessa.

Orbene, le assunzioni fatte da Bohr – in particolare per l’atomo più semplice possibile, l’idrogeno – sono le seguenti:

L’elettrone percorre traiettorie circolari intorno al protone (nucleo) grazie alla forza centripeta costituita dall’interazione coulombiana;
Tra tutte le orbite possibili secondo la meccanica classica, ne esistono alcune sulle quali l’elettrone non irraggia radiazione elettromagnetica, e quindi il moto orbitale su tali orbite è stabile;
L’elettrone può “saltare” tra le orbite stabili: a tali salti corrispondono le specifiche lunghezze della radiazione osservate negli spettri atomici.

In particolare, se un elettrone “salta” da un’orbita nella quale ha energia \( E_i \) a una alla quale corrisponde energia \( E_f < E_i \), il salto verrà accompagnato dall’emissione di radiazione avente una frequenza \( f \) che soddisfa alla seguente relazione: \( hf=E_i-E_f \), dove \( h=6,626×10^{-34}J \cdot s \) è una costante nota come costante di Planck, introdotto in fisica nel 1900 da Max Planck nell’ambito della sua celebre spiegazione dello spettro del corpo nero (quest’ultimo è un concetto molto importante in fisica, per il quale un esempio familiare è costituito dalla composizione della radiazione elettromagnetica emessa di un blocco di ferro arroventato).