Thomsons bollemodell
Thomson oppdaget elektronet i 1897 og foreslo bollemodellen: atomet er en jevn, positiv med negativt ladde elektroner spredt inni, omtrent som rosiner i en bolle. Modellen forklarte at atomet utad er nøytralt, fordi den positive massen og de negative elektronene balanserer. Men den hadde ingen kjerne og kunne ikke forklare senere forsøk.
Slik uttrykker du det
Thomson fant elektronet og tenkte seg atomet som en positiv med elektroner spredt inni, som rosiner i en bolle. Det forklarte at atomet er nøytralt utad, siden ladningene balanserer. Modellen manglet en kjerne og ble forkastet da senere forsøk viste at den positive ladningen er samlet på et lite område.
Bollemodellen: elektroner spredt i en jevn, positiv masse.
Rutherford og kjernen
Rutherford skjøt alfapartikler mot en tynn gullfolie. De fleste gikk rett gjennom, men noen få ble kraftig avbøyd, og enkelte sprett nesten rett tilbake. Det kunne ikke skje hvis ladningen var jevnt spredt. Rutherford konkluderte med at nesten all massen og hele den positive ladningen er samlet i en bitteliten kjerne, mens elektronene befinner seg ute i et mye større, nesten tomt rom rundt.
Slik uttrykker du det
I gullfolieforsøket gikk de fleste alfapartiklene rett gjennom, men noen få spratt kraftig tilbake. Det betyr at den positive ladningen og nesten all massen må være samlet i en liten kjerne, ikke spredt utover. Rutherford sluttet av dette at atomet i hovedsak er tomt rom med en tett kjerne i midten.
Gullfolieforsøket viste at atomet har en liten, tung, positiv kjerne.
Bohr og energinivåer
Bohr foreslo at elektronene bare kan ligge i bestemte baner med bestemte energier, ikke hvor som helst. Når et hopper fra et høyt til et lavt , sendes det ut et lyskvant med akkurat den energien som svarer til forskjellen. Derfor gir et bare lys med bestemte bølgelengder, og vi ser skarpe linjer i spekteret i stedet for et sammenhengende bånd.
Slik uttrykker du det
Bohr sa at elektronene bare kan ha bestemte energier. Når et faller fra et høyere til et lavere nivå, sendes det ut et lyskvant med lik forskjellen mellom nivåene. Fordi nivåene er faste, kommer lyset bare med bestemte bølgelengder, og det ser vi som skarpe for hvert .
Faste energinivåer gir skarpe spektrallinjer.
Kvantemodellen og bølge-partikkel-dualiteten
Den moderne kvantemodellen bytter ut Bohrs faste baner med orbitaler: områder der vi med stor sannsynlighet finner elektronet. Dobbeltspalteforsøket viser hvorfor. Sender vi elektroner ett og ett mot to spalter, bygger de over opp et interferensmønster, som om hvert gikk gjennom begge spaltene som en bølge. Først når vi måler hvilken spalte det gikk gjennom, oppfører det seg som en partikkel.
Slik uttrykker du det
I kvantemodellen beskrives elektronet ikke av en fast bane, men av en orbital som sier hvor sannsynlig det er å finne det. Dobbeltspalteforsøket viser at selv enkeltelektroner danner et interferensmønster, altså oppfører seg som bølger. Måler vi hvilken spalte de går gjennom, opptrer de som partikler. Dette er bølge-partikkel-dualiteten.
Elektroner og lys er både bølge og partikkel, avhengig av målingen.
Atommodellen har utviklet seg steg for steg. Thomson oppdaget elektronet og tenkte seg atomet som en positiv med elektroner spredt inni. Rutherford viste at nesten all masse og all sitter samlet i en bitteliten kjerne. Bohr forklarte at elektronene bare kan ligge i bestemte energinivåer, noe som ga skarpe .
Den moderne kvantemodellen erstatter Bohrs faste baner med orbitaler, sannsynlighetsskyer for hvor elektronet er. Bølge-partikkel-dualiteten viser at lys og partikler kan oppføre seg både som bølger og som partikler, alt etter hvordan vi måler.