Obliczenia

Obliczanie prędkości elektronu na orbicie
Model atomu Bohra wykorzystuje prawa fizyki klasycznej (ruch po okręgu) i wprowadza założenie, które nie mieści się w fizyce klasycznej.
Zakładamy, że atom wodoru (model Bohra) składa się z protonu i elektronu.
Proton i elektron mają ładunek o przeciwnych znakach ale o tej samej wartości (bezwzględnej).
Masa protonu jest przeszło 1800 razy większa niż masa elektronu.

Zakładamy, że elektron obiega proton (jądro atomu wodoru) po orbicie kołowej o promieniu r mierzonym ze środka protonu.

Ruch elektronu wokół jądra odbywa się pod wpływem siły wzajemnego oddziaływania elektrycznego protonu i elektronu. Proton i elektron mają ładunki przeciwnych znaków więc przyciągają się.

Rozmiary ładunków są zerowe. Wtedy możemy wykorzystać prawo określające oddziaływania między ładunkami - prawo Coulomba.

Do ruchu ciała po okręgu potrzebna jest siła skierowana do środka okręgu, inaczej nazywamy ją siłą dośrodkową. W atomie wodoru źródłem siły dośrodkowej jest siła elektrycznego oddziaływania protonu i elektronu (siła Coulomba).

Do dalszych rozważań bierzemy pod uwagę wyłącznie siłę działającą na elektron, a pomijamy siłę działającą na proton. Możemy tak uczynić, ponieważ masa protonu jest około 1800 razy większa niż masa elektronu.

Jedno równanie (na siłę dośrodkową) nie pozwala na obliczenie dwóch nieznanych wielkości - promienia orbity (rozmiarów atomu) i wartości prędkości elektronu na orbicie.

Niels Bohr zaproponował, by wartość momentu pędu (iloczyn promienia orbity elektronu i pędu tego elektronu) był skwantowany, czyli żeby przyjmował tylko pewne, ściśle określone wartości. W ruchu ciała po okręgu moment pędu równy jest iloczynowi masy ciała, prędkości ciała i promienia orbity.

Niels Bohr założył, że moment pędu elektronu równy jest całkowitej dodatniej wielokrotności iloczynu stałej Plancka h podzielonej przez 2 pi. Moment pędu elektronu w atomie nie może być równy zero ponieważ elektron w atomie nie może spoczywać (podobnie jak w układzie Ziemia i Księżyc nie może spoczywać Księżyc).