Niels Bohr - História

Niels Bohr - História

Niels Bohr

1885- 1952

Físico

O físico dinamarquês Niels Henrik David Bohr nasceu em Copenhagen em 7 de outubro de 1885. Ele foi para a escola particular de latim e desenvolveu o conceito do átomo nuclear de Bohr, o que o levou a receber o Prêmio Nobel de Física em 1922, apenas onze anos depois de recebeu seu doutorado pela Universidade de Copenhague. Após a ocupação da Dinamarca pelos nazistas, Bohr fugiu para os Estados Unidos, onde trabalhou no Projeto Manhattan e no desenvolvimento da bomba atômica. Mais tarde, entretanto, ele foi fundamental na convocação da primeira Conferência Atoms for Peace em Genebra (1955) e trabalhou para prevenir a proliferação nuclear. Curiosamente, o filho de Bohr, Aage, nasceu em 1922 - o ano em que Bohr recebeu o Prêmio Nobel - e o próprio Aage recebeu o prêmio de física em 1975.


Niels Bohr

Niels Bohr foi um físico dinamarquês conhecido por fazer um modelo do átomo. Seu modelo ajudou a explicar como os átomos são estruturados e como as partes dos átomos se comportam. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho sobre os átomos.

Vida pregressa

Niels Henrik David Bohr nasceu em 7 de outubro de 1885, em Copenhagen, Dinamarca. Seu pai era professor da Universidade de Copenhagen. Niels era um bom aluno. Ele era ainda melhor nos esportes. Ele e seu irmão eram excelentes jogadores de futebol. No ensino médio, Niels mostrou talento para matemática e física. Em 1903 ele foi para a Universidade de Copenhagen para estudar física. Ele obteve um Ph.D. em 1911.

Carreira

Modelo Atômico Bohr

Em 1912, Bohr foi para a Inglaterra para trabalhar com o cientista britânico Ernest Rutherford. No ano anterior, Rutherford havia desenvolvido um modelo do átomo. No modelo de Rutherford, elétrons muito leves com carga negativa circulavam em torno de um núcleo pesado com carga positiva. Bohr combinou a ideia de Rutherford com algumas ideias dos físicos Max Planck e Albert Einstein.

Bohr fez seu próprio modelo do átomo. Ele afirmou que os elétrons só podiam ocupar órbitas particulares ao redor do núcleo. Ele também explicou que quando um elétron salta de uma órbita externa para uma órbita interna, a energia é emitida. Um elétron absorveria energia se saltasse de uma órbita interna para uma órbita externa.

Em 1916, Bohr voltou para a Universidade de Copenhagen para trabalhar como professor. Lá ele se tornou diretor do Instituto de Física Teórica em 1920. Ele ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1922.

Um refúgio para cientistas judeus

Quando Adolf Hitler e o Partido Nazista assumiram o poder na Alemanha em 1933, muitos cientistas judeus não tiveram mais permissão para trabalhar em sua terra natal alemã. Bohr usou suas conexões na Dinamarca para ajudar cientistas a sair da Alemanha e trabalhar em seu instituto na Universidade de Copenhagen. A partir daí, os cientistas obteriam uma nomeação permanente em outro lugar, na maioria das vezes nos Estados Unidos.

A bomba atômica

O próprio Bohr era descendente de judeus. Eventualmente, os nazistas ocuparam seu país. Ele foi avisado de que os nazistas planejavam prendê-lo. Ele escapou de Copenhagen em 1943. Depois disso, mudou-se para a Inglaterra e depois para os Estados Unidos. Naquela época, estava ocorrendo a Segunda Guerra Mundial. Cientistas na Europa e nos Estados Unidos temiam que a Alemanha estivesse tentando desenvolver uma bomba atômica. Bohr ajudou cientistas nos Estados Unidos a desenvolver sua própria bomba atômica.

Vida posterior

Após a guerra, Bohr voltou para a Dinamarca. Ele continuou a dirigir o instituto na Universidade de Copenhagen. Seu filho Aage também trabalhou lá. Bohr morreu em Copenhagen em 18 de novembro de 1962. Aage tornou-se diretor do instituto depois disso e mais tarde também ganhou o Prêmio Nobel.


7 de outubro de 1885 Nascimento, Copenhagen (Dinamarca).

1906 Recebe a Medalha de Ouro, Real Academia Dinamarquesa de Ciências (Kongelige Danske videnskabernes selskab), Copenhague (Dinamarca).

1906 Obteve o grau de Mestre em Física, Universidade de Copenhage (Universidade de Københavns), Copenhague (Dinamarca).

1911 Obteve o PhD em Física, Copenhagen University (Københavns universitet), Copenhagen (Dinamarca).

1911 - 1912 Pesquisador, Cavendish Laboratory, Cambridge (Inglaterra).

1912 - 1962 Pesquisador (1912-1913) Professor Assistente de Física (1913) Professor de Física Teórica (1916) Chefe do Departamento de Física Teórica (1920-1962) e Diretor do Instituto de Física Teórica (1921-1962), Universidade de Copenhagen ( Københavns universitet), Copenhagen (Dinamarca).

1913 Introduziu o modelo Bohr do Atom com Ernest Rutherford, Victoria University of Manchester, Manchester (Inglaterra).

1914 - 1916 Professor de Física, Victoria University of Manchester, Manchester (Inglaterra).

1917 - 1962 Fellow (1917) e presidente (1939-1962), Royal Danish Academy of Sciences (Kongelige Danske videnskabernes selskab), Copenhagen (Dinamarca).

1918 escreveu "On the Quantum Theory of Line Spectra".

1920 Fundação do Instituto de Física Teórica (Niels Bohr Institute), Universidade de Copenhagen (Københavns universitet), Copenhagen (Dinamarca).

1921 Recebe a Medalha Hughes, Royal Society.

1922 Recebe o Prêmio Nobel de Física "por seus serviços na investigação da estrutura dos átomos e da radiação que emana deles".

1922 Escreveu "A Teoria dos Espectros e Constituição Atômica".

1923 Recebe a Medalha Matteucci.

1923 - 1962 Membro estrangeiro da Academia Real Holandesa de Artes e Ciências (Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen).

1926 Recebe a Medalha Franklin.

1926 - 1962 Membro estrangeiro, Royal Society.

1934 Escreveu "Teoria Atômica e a Descrição da Natureza".

1938 Recebe a medalha Copley.

1943 - 1945 Consultor, Projeto Manhattan, Laboratório Científico de Los Alamos sob o pseudônimo de Nicholas Baker, Los Alamos (N.M.).

1950 Escreveu "Carta Aberta às Nações Unidas".

1954 Ajudou a estabelecer a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN).

1955 escreveu "A Unidade do Conhecimento".

1955 Organized Atoms for Peace Conference, Genebra (Suíça).

1955 escreveu "A Unidade do Conhecimento".

1955 - 1956 Fundada (1955) e Presidente (1956), Danish Atomic Energy Commission (Research Establishment Risø), Roskilde (Dinamarca).

1957 Presidente, Nordic Institute for Theoretical Physics (Nordisk institut for teoretisk atomfysik NORDITA), Estocolmo (Suécia).


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Outras contribuições e realizações notáveis:

Além de contribuir para a teoria quântica, Bohr também é conhecido por sua descrição teórica da tabela periódica dos elementos por volta de 1920, sua teoria do núcleo atômico sendo uma estrutura composta em 1936 e sua compreensão da fissão de urânio em termos do isótopo 235 em 1939. Ao longo de sua carreira científica, Bohr ocupou vários cargos de ensino e honorários.

Em 1917, Niels Bohr foi eleito para a Real Academia de Ciências da Dinamarca. Lá, ele planejou ter um Instituto de Física Teórica em Copenhagen (agora conhecido como The Niels Bohr Institute). Este sonho foi realizado em 1921. Bohr tornou-se seu primeiro diretor e ocupou este cargo pelo resto de sua vida. Por suas contribuições científicas, Bohr foi homenageado com vários prêmios e homenagens, com o Prêmio Nobel de Física de 1922 sendo um deles.

Mais em Física:

Em 2010, na véspera do 125º aniversário de nascimento de Niels Bohr, o Instituto Niels Bohr estabeleceu o Medalha de honra do Niels Bohr Institute, um prêmio anual para & # 8220 um pesquisador particularmente notável que está trabalhando no espírito de Niels Bohr: Cooperação internacional e troca de conhecimento & # 8221.

Niels Bohr era casado com Margrethe Nørlund e o casamento foi feliz. Ao longo de sua vida, Margrethe continuou sendo sua conselheira de maior confiança. Neils e Margrethe tiveram seis filhos, o quarto dos quais, Aage N. Bohr, compartilhou um terço do Prêmio Nobel de Física de 1975 em reconhecimento ao modelo coletivo do núcleo atômico proposto no início de 1950, seguindo assim os passos de seu pai.

A visão de Bohr sobre o modelo predominante do átomo lançou as bases para muitos dos avanços tecnológicos, incluindo feixes de laser e computação quântica. Sem dúvida, Niels Bohr é uma dessas mentes cujas teorias revolucionárias ajudaram a formar a comunidade de pesquisa em todo o mundo. E não seria exagero se eu dissesse que apenas alguns cientistas tiveram tanto impacto no mundo moderno quanto Niels Bohr!


Niels Bohr - História

Em 1913, um dos alunos de Rutherford, Niels Bohr, propôs um modelo para o átomo de hidrogênio que era consistente com o modelo de Rutherford e também explicou o espectro do átomo de hidrogênio. o Modelo Bohr baseou-se nas seguintes suposições.

1. O elétron em um átomo de hidrogênio viaja ao redor do núcleo em uma órbita circular.

2. A energia do elétron em uma órbita é proporcional à sua distância do núcleo. Quanto mais longe o elétron está do núcleo, mais energia ele tem.

3. Apenas um número limitado de órbitas com certas energias são permitidas. Em outras palavras, as órbitas são quantizadas.

4. As únicas órbitas permitidas são aquelas para as quais o momento angular do elétron é um múltiplo integral da constante de Planck dividido por 2.

5. A luz é absorvida quando um elétron salta para uma órbita de maior energia e emitida quando um elétron cai para uma órbita de menor energia.

6. A energia da luz emitida ou absorvida é exatamente igual à diferença entre as energias das órbitas.

Alguns dos elementos-chave dessa hipótese são ilustrados a seguir. Três pontos merecem atenção especial. Primeiro, Bohr reconheceu que sua primeira suposição viola os princípios da mecânica clássica. Mas ele sabia que era impossível explicar o espectro do átomo de hidrogênio dentro dos limites da física clássica. Ele estava, portanto, disposto a assumir que um ou mais dos princípios da física clássica podem não ser válidos na escala atômica.

Em segundo lugar, ele assumiu que há apenas um número limitado de órbitas nas quais o elétron pode residir. Ele baseou essa suposição no fato de que há apenas um número limitado de linhas no espectro do átomo de hidrogênio e sua crença de que essas linhas eram o resultado da luz sendo emitida ou absorvida quando um elétron se movia de uma órbita para outra no átomo. .

Finalmente, Bohr restringiu o número de órbitas do átomo de hidrogênio, limitando os valores permitidos do momento angular do elétron. Qualquer objeto que se move ao longo de uma linha reta tem um impulso igual ao produto de sua massa (m) vezes a velocidade (v) com o qual ele se move. Um objeto que se move em uma órbita circular tem um momento angular igual à sua massa (m) vezes a velocidade (v) vezes o raio da órbita (r) Bohr assumiu que o momento angular do elétron pode assumir apenas alguns valores, iguais a um número inteiro vezes a constante de Planck dividido por 2.

Bohr então usou a física clássica para mostrar que a energia de um elétron em qualquer uma dessas órbitas é inversamente proporcional ao quadrado do inteiro n. A diferença entre as energias de quaisquer duas órbitas é, portanto, dada pela seguinte equação.

Nesta equação, n1 e n2 são ambos inteiros e RH é a constante de proporcionalidade conhecida como constante de Rydberg.

A equação de Planck afirma que a energia de um fóton é proporcional à sua frequência.

Substituir a relação entre frequência, comprimento de onda e velocidade da luz nesta equação sugere que a energia de um fóton é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda. O inverso do comprimento de onda da radiação eletromagnética é, portanto, diretamente proporcional à energia dessa radiação. Definindo adequadamente as unidades da constante, RH, Bohr foi capaz de mostrar que os comprimentos de onda da luz emitida ou absorvida por um átomo de hidrogênio devem ser dados pela seguinte equação.

Bohr foi capaz de mostrar que os comprimentos de onda no espectro UV do hidrogênio descoberto por Lyman correspondem às transições de uma das órbitas de maior energia para o n = 1 órbita. Os comprimentos de onda no espectro visível do hidrogênio analisado por Balmer são o resultado das transições de uma das órbitas de maior energia para o n = 2 órbita. A série de linhas Paschen, Brackett e Pfund no espectro infravermelho do hidrogênio resulta da queda de elétrons no n = 3, n = 4, e n = 5 órbitas, respectivamente.

O modelo de Bohr fez um excelente trabalho ao explicar o espectro de um átomo de hidrogênio. Ao incorporar um Z 2 termo na equação, que se ajustou para o aumento na atração entre um elétron e o núcleo do átomo conforme o número atômico aumentava, poderia até explicar os espectros de íons que contêm um elétron, como o He +, Li 2 + e Be 3+ íons. Nada poderia ser feito, entretanto, para que esse modelo se ajustasse ao espectro de átomos com mais de um elétron. O modelo de Bohr deixou duas questões importantes sem resposta. Por que há apenas um número limitado de órbitas nas quais o elétron pode residir em um átomo de hidrogênio? E por que esse modelo não pode ser estendido para átomos de muitos elétrons?


1 resposta 1

Pode-se identificar uma história fabricada por uma série de relatos: ausência da citação original, datas inconstantes (na versão de Heisenberg, Bohr a contava em 1927), proliferação de detalhes mutuamente exclusivos (em algumas versões, a ferradura estava sobre a mesa de Bohr) . Quanto à origem, além das versões populares de Kenyon e Droke de 1956, vinculadas nos comentários, lemos o seguinte no editorial de Samuel Goudsmit Bias (Physical Review Letters 25 (1970) 419-20):

& quotAinda existem autores que acreditam que revisores e editores são tendenciosos contra eles. Duvidamos que eles possam ser convencidos de que não é assim. Uma condição necessária para ser um pesquisador bem-sucedido é um toque de paranóia. Conheci alguns físicos que carecem dessa característica essencial. Quando alguém publica seus resultados, toma isso como prova de que seu trabalho valeu a pena e fica feliz em começar algo diferente. Eu não sentia isso de forma alguma. Infelizmente eu não poderia culpar nenhum revisor ou editor por ter sido furado, em vez disso, apenas culpei minhas estrelas. Em meu escritório está pendurada uma boa e velha ferradura, que encontrei em uma cidade fantasma abandonada do Oeste. Não acredito em superstições, mas supõe-se que funcione até mesmo para um descrente $ ^ 2 ! ! $. Não foi até agora.

$^2$ Para historiadores: este fato foi comunicado a mim em 1941 por I. Bernard Cohen, o historiador da ciência na Universidade de Harvard. Passei para Niels Bohr em 1954, quando ele visitou Brookhaven. Agora é conhecido como & quotBohr's story & quot. W. Heisenberg, em seu livro Der Teil und das Gauze, incorretamente Bohr já o contava em 1927.& quot

A ironia. Os interessados ​​em Goudsmit podem consultar a biografia científica de Bederson, mas a história perderia seu brilho sem o nome de Bohr.


Niels Bohr anuncia a descoberta da fissão

Em 26 de janeiro de 1939, durante a Quinta Conferência de Física Teórica de Washington na George Washington University, o Prêmio Nobel Niels Bohr anunciou publicamente a divisão do átomo de urânio. A “fissão” resultante, com sua liberação de duzentos milhões de elétron-volts de energia, anunciou o início da era atômica.

A conferência, que foi organizada pelos professores da George Washington University George Gamow e Edward Teller e patrocinada conjuntamente pelo Carnegie Institute for Science e GWU, deveria ser centrada no assunto de física de baixa temperatura e supercondutividade, mas a importância de tal evento revolucionário não poderia ser ignorado.

O anúncio veio poucas semanas depois de Otto Hahn e Fritz Strassmann, dois dos colegas de Bohr em Copenhague, informarem que haviam descoberto o elemento bário após bombardear urânio com nêutrons. Depois de receber a notícia em uma carta, o físico Lise Meitner e seu sobrinho, Otto Frisch, interpretaram corretamente os resultados como evidências de fissão nuclear. Frisch confirmou isso experimentalmente em 13 de janeiro de 1939.

John Wheeler, um físico teórico de Princeton que completou uma bolsa de estudos com Bohr em Copenhagen, lembrou-se da empolgação de Bohr quando ele chegou aos Estados Unidos em 16 de janeiro. “Frisch e Meitner não quiseram contar a Bohr até ele entrar no barco, porque eles sabiam que ele seria incapaz de manter o segredo ”, lembrou Wheeler. “Todo esse pensamento reprimido dele durante a viagem no barco foi descarregado em mim quando eu estava lá no cais para recebê-lo em Nova York.”

Bohr, ansioso para compartilhar a notícia com o colega físico Enrico Fermi, foi imediatamente para a Universidade de Columbia. Mas quando Bohr chegou ao escritório de Fermi, o italiano não estava lá. Em vez disso, ele encontrou um jovem estudante de graduação chamado Herbert Anderson. “Ele estava muito animado e me contou tudo”, lembrou Anderson. “Fermi tinha acabado de chegar [nos Estados Unidos]. Ele não tinha laboratório e nenhum equipamento. Propus que, como eu tinha todo o equipamento e havia construído o ciclotron, deveríamos trabalhar juntos. Fermi achou que era uma ideia muito boa. ”

Poucos dias depois, Bohr, ainda animado, acompanhou Wheeler em seu retorno a Princeton para dar um nome para a descoberta. “Havia esse ponto de conseguir um nome para o processo, então corremos para a biblioteca e me lembro de Bohr dando dois passos de cada vez para ver no dicionário o que poderia ser encontrado como uma palavra melhor do que fissão”, lembrou Wheeler. “A fissão foi sugerida por Frisch e Meitner e foi o nosso caminho até a“ cisão ”e examinamos a“ espilação ”e assim por diante. Mas concluímos que a fissão tinha que ser aceita, embora seja uma palavra muito infeliz - não há um bom verbo associado a ela. ”


O que foram as experiências de Niels Bohr & # 39s?

Niels Bohr investigou a estrutura do átomo e ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1922 por descobrir o modelo de Bohr. Ele desenvolveu o modelo de gota líquida do núcleo atômico, propôs a ideia de complementaridade e identificou o isótopo U-235 essencial para a fissão nuclear. Depois de fugir da invasão alemã da Dinamarca, ele trabalhou no desenvolvimento da bomba atômica em Los Alamos, nos Estados Unidos.

O modelo de Bohr propõe que os elétrons orbitem o núcleo por causa das forças eletromagnéticas em vez da gravidade. Por causa dessa diferença, os elétrons não entram em colapso no núcleo, mas viajam de uma camada orbital para outra conforme os níveis de energia mudam.

Como cidadão dinamarquês, Bohr resistiu ao envolvimento com a pesquisa da energia nuclear alemã e ajudou muitos cientistas judeus a escapar do poder nazista. Ele fugiu da Dinamarca em 1943 e acabou indo para Londres, onde se envolveu com experimentos para uma bomba de fissão nuclear viável.

Bohr estava inflexível de que a pesquisa atômica deveria ser compartilhada, fazendo com que Winston Churchill o visse como um risco à segurança. Ele organizou a Conferência Atoms for Peace em Genebra em 1955.

O filho de Bohr, Aage Niels Bohr, também contribuiu para o mundo da física. Aage ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1975.


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Это блок печатный портрет датского физика Нильса Бора (1885-1962). Одним из его самых известных вкладов в квантовую механику была модель атома Бор-Рутерфорд. Бор показан рядом с моделью Бора атома водорода (все концентрические круги на самом деле на соответствующем интервале, пропорционально n квадрат, который, вероятно, отражается на моем здравомыслии в некотором роде). Бор, Чтобы объяснить, как орбитальные заряженные электроны не теряли энергию и не уничтожали эффектно с так называемой & quotспиральной смертью & quot (физики большие по мелодраме, я вам говорю), он оговаривал, что, возможно, их просто не пускали нигде, кроме конкретных орбит. Они могли бы снизить свое энергетическое состояние, если возбужденных, упав на более низкую орбиту, выдавая конкретные фотон конкретного цвета, связанные с разницей между уровнями энергии. Это также объясняет, как спектры газов имеют различные, тонкие, спектральные линии. Я проиллюстрировал это с балмер серии - потому что она состоит из линий, которые видны глазу (H-альфа красный и вызвано прыжком с 3-й на 2-й орбите H-бета является цианом и вызвана прыжком с 4-й на 2-ю орбиту H-гамма является индиго и вызвано прыжком с 5-й на 2-ю орбиту и H-дельта фиолетовивая жковити воти ковити вотивая овити вотивати овити вотивая овити вотивая Я показал как квантовые скачки (squiggly стрелки - squiggly линии являются традиционными для фотонов) и по спектру линии ниже Бор.

Это 2-е издание печати (один из восьми) на японской козо (шелковица) бумаги, (12,5 & quotна 17 & quot, имли 31,7 сни). В первом издании модель атома была позади него. Показаны изображения первого издания, в том числе снимок двух моих ученых портреты с выставки в Остине, штат Техас в 2014 году. (Рамка не включена в этот список.)


Assista o vídeo: Na trilha dos Cientistas - Niels Bohr