PDF-format - Aarhus Universitetsforlag

• Kvantebetingelsen: En elektron, der bevæger sig rundt om kernen, kan kun
befinde sig i bestemte tilstand, de såkaldte stationære tilstande, hvor systemet
ikke udsender stråling og derfor har en præcis energi.
• Frekvensbetingelsen: En elektron, der springer fra en stationær tilstand længere
væk fra kernen til en stationær tilstand tættere på kernen, udsender
stråling med en frekvens, der er identisk med forskellen mellem tilstandenes
energi divideret med Plancks konstant.
Den inderste stationære tilstand benævnes grundtilstanden. Bohr viste, at den
sidste betingelse kan skrives som ∆E = E 2 – E 1 = hν, hvor h er Plancks konstant.
Bohr gjorde et par andre antagelser. For det første antog han, at elektronerne
bevægede sig i cirkulære baner omkring kernen. For det andet lod han
elektronens banebevægelse være klassisk ligesom planetens, hvorved elektronen
altid befandt sig et bestemt sted og havde en bestemt impuls. Begge antagelser
skulle i det lange løb vise sig at være forkerte. Den tyske fysiker Arnold Sommerfeld
(1868-1951) foreslog et par år efter, at elektronens bane i stedet var
elliptisk, hvilket var en klar forbedring af Bohrs model. Foruden kvantetallene,
der bestemmer størrelsen og formen på elektronens bane, var det nødvendigt
at introducere en tredje frihedsgrad, som fastlægger banens orientering i et
ydre magnetisk felt, det såkaldt magnetiske kvantetal.
Derefter tilføjede Wolfgang Pauli (1900-1958) i 1924 en ny opbygningsregel
for atomet, hans udelukkelsesprincip, der sagde, at to elektroner ikke kan befinde
sig i samme kvantetilstand på samme tidspunkt i deres baner omkring
kernen. 6 Forinden havde han tilskrevet elektronen en ny egenskab for at kunne
forklare visse uforeneligheder mellem Bohrs atommodel og de spektroskopiske
observationer. Man havde nemlig opdaget, at modellen ikke kunne beskrive
nogle af forandringerne i atomernes spektre, når de blev underkastet et magnetfelt,
også kaldet den anomalistiske Zeeman-effekt, og Pauli ræsonnerede, at
problemet kunne løses med at tillægge elektronen et yderligere kvantetal. Den
nye egenskab blev ret hurtigt identificeret som elektronens spin, der består i et
iboende impulsmoment, og dermed forbundet magnetisk moment, som om
elektronen roterede om sin egen akse, hvad den imidlertid af mange grunde
ikke kan gøre. Effekten er ganske uklassisk og uanskuelig. Ud over spinnet
var elektronen karakteriseret ved et hovedkvantetal (energien), et kvantiseret
impulsmoment og et dermed forbundet magnetisk kvantetal. Så elektroner
6 See Massimi (2005) for en historisk gennemgang af udviklingen, der førte frem til Paulis
udelukkelsesprincip.
28 Kvantefilosofi