Erläutern Sie den wesentlichen Unterschied zwischen dem Atommodell von RUTHERFORD und dem Atommodell von BOHR für das Wasserstoffatom. Beiden Atommodellen ist gemeinsam, dass die COULOMBsche Anziehungskraft zwischen Elektron und Kern die für die Kreisbewegung des Elektrons maßgebliche Zentripetalkraft darstellt. (3 BE)
b)
Berechnen Sie mit Hilfe eines Kraftansatzes, welche Geschwindigkeit man dem Elektron im Wasserstoffatom mit dem Durchmesser \({1 \cdot {{10}^{ - 10}}{\rm{m}}}\) zuordnen kann. (5 BE)
c)
Erläutern Sie, warum die Annahme, dass sich das Elektron des Wasserstoffatoms auf einer Kreisbahn bewegt, mit der klassischen Physik nicht vereinbar ist. (4 BE)
Hinweis: Bei dieser Lösung von LEIFIphysik handelt es sich nicht um den amtlichen Lösungsvorschlag des bayr. Kultusministeriums.
a)
Beim Atommodell von RUTHERFORD bewegten sich die Elektronen auf beliebigen Bahnen, die nur durch die Bedingung, dass die COULOMB-Kraft als Radialkraft wirkt, bedingt war. Beim Atommodell von BOHR waren nur ganz bestimmte Bahnen erlaubt, die durch die BOHRschen Quantenbedingung festgelegt waren.
Nach der klassischen Physik gibt ein Teilchen, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, wegen der dauernden Beschleunigung des Teilchens, elektromagnetische Strahlung und damit Energie ab, was zum Zusammenbruch des Atoms führen müsste.
