$H$-પરમાણુ માટે બોહર મોડેલ સ્થિર વિદ્યુતશાસ્ત્રના કુલંબના નિયમ પર આધારિત છે. કુલંબનો નિયમ $\mathring{A}$ ના ક્રમની ખૂબ જ ટૂંકી અંતર માટે સીધી રીતે ચકાસાયેલ નથી. ધારો કે બે વિરુદ્ધ વીજભારો $+q_1$ અને $-q_2$ વચ્ચેનો કુલંબનો નિયમ $r \ge R_0$ માટે $|\vec{F}| = \frac{q_1 q_2}{4\pi \epsilon_0} \left( \frac{1}{r^2} \right)$ અને $r < R_0$ માટે $|\vec{F}| = \frac{q_1 q_2}{4\pi \epsilon_0} \left( \frac{1}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}} \right)$ તરીકે સુધારેલ છે. જો $\epsilon = 0.1$ અને $R_0 = 1 \,\mathring{A}$ હોય,તો $H$-પરમાણુની ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઉર્જાની ગણતરી કરો.
$r < R_0$ માટે,સુધારેલ બળ $F = \frac{k e^2}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}}$ છે.
આને કેન્દ્રગામી બળ સાથે સરખાવતા: $\frac{m v^2}{r} = \frac{k e^2}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}}$.
આમ,$v^2 = \frac{k e^2}{m R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon-1}}$.
બોહરની ક્વોન્ટાઇઝેશન શરત $mvr = n\hbar$ છે. ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ માટે,$n=1$,તેથી $v = \frac{\hbar}{mr}$.
$v^2 = \frac{\hbar^2}{m^2 r^2}$ ને બળના સમીકરણમાં મૂકતા: $\frac{\hbar^2}{m r^3} = \frac{k e^2}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}}$.
$r^{3-\epsilon} = \frac{\hbar^2 R_0^{2-\epsilon}}{m k e^2} = a_0 R_0^{2-\epsilon}$,જ્યાં $a_0$ એ બોહર ત્રિજ્યા છે.
$r = (a_0 R_0^{2-\epsilon})^{1/(3-\epsilon)}$.
કુલ ઉર્જા $E = K + U = \frac{1}{2} m v^2 + \int_{\infty}^{r} F dr$.
સ્થિતિ ઉર્જા $U = -\int_{\infty}^{R_0} \frac{k e^2}{r^2} dr - \int_{R_0}^{r} \frac{k e^2}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}} dr$ ની ગણતરી કરતા.
આ સંકલનોનું મૂલ્યાંકન કરવાથી ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઉર્જા $E$ મળે છે.
આને કેન્દ્રગામી બળ સાથે સરખાવતા: $\frac{m v^2}{r} = \frac{k e^2}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}}$.
આમ,$v^2 = \frac{k e^2}{m R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon-1}}$.
બોહરની ક્વોન્ટાઇઝેશન શરત $mvr = n\hbar$ છે. ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ માટે,$n=1$,તેથી $v = \frac{\hbar}{mr}$.
$v^2 = \frac{\hbar^2}{m^2 r^2}$ ને બળના સમીકરણમાં મૂકતા: $\frac{\hbar^2}{m r^3} = \frac{k e^2}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}}$.
$r^{3-\epsilon} = \frac{\hbar^2 R_0^{2-\epsilon}}{m k e^2} = a_0 R_0^{2-\epsilon}$,જ્યાં $a_0$ એ બોહર ત્રિજ્યા છે.
$r = (a_0 R_0^{2-\epsilon})^{1/(3-\epsilon)}$.
કુલ ઉર્જા $E = K + U = \frac{1}{2} m v^2 + \int_{\infty}^{r} F dr$.
સ્થિતિ ઉર્જા $U = -\int_{\infty}^{R_0} \frac{k e^2}{r^2} dr - \int_{R_0}^{r} \frac{k e^2}{R_0^{2-\epsilon} r^{\epsilon}} dr$ ની ગણતરી કરતા.
આ સંકલનોનું મૂલ્યાંકન કરવાથી ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઉર્જા $E$ મળે છે.
Explore More
Similar Questions
હાઇડ્રોજન પરમાણુની કોઈપણ બોહર કક્ષામાં,ન્યુક્લિયસથી $r$ અંતરે પરિભ્રમણ કરતા ઇલેક્ટ્રોનની $K.E.$ અને $P.E.$ નો ગુણોત્તર કેટલો થાય?
બોહરના સિદ્ધાંત મુજબ,હાઇડ્રોજન પરમાણુની $4^{\text{th}}$ કક્ષામાં પરિભ્રમણ કરતા ઇલેક્ટ્રોનનું કોણીય વેગમાન (moment of momentum) કેટલું હોય?
DifficultJEE MAIN 2024
View Solutionશાસ્ત્રીય રીતે,ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુના ન્યુક્લિયસની આસપાસ કોઈપણ કક્ષામાં હોઈ શકે છે. તો પરમાણુનું લાક્ષણિક કદ શું નક્કી કરે છે? પરમાણુ તેના લાક્ષણિક કદ કરતા હજાર ગણો મોટો કેમ નથી? આ પ્રશ્ને બોહરને તેમના પ્રખ્યાત પરમાણુ મોડેલ પર પહોંચતા પહેલા ખૂબ જ મૂંઝવણમાં મૂક્યા હતા જે તમે પાઠ્યપુસ્તકમાં શીખ્યા છો. તેમની શોધ પહેલાં તેમણે શું કર્યું હશે તેનું અનુકરણ કરવા માટે,ચાલો પ્રકૃતિના મૂળભૂત અચળાંકો સાથે નીચે મુજબ રમીએ અને જોઈએ કે શું આપણને લંબાઈના પરિમાણવાળી એવી રાશિ મળે છે જે પરમાણુના જાણીતા કદ $\left(\sim 10^{-10} \;m \right)$ ની લગભગ સમાન હોય.
$(a)$ મૂળભૂત અચળાંકો $e, m_{e},$ અને $c$ નો ઉપયોગ કરીને લંબાઈના પરિમાણવાળી એક રાશિ બનાવો. તેનું આંકડાકીય મૂલ્ય નક્કી કરો.
$(b)$ તમે જોશો કે $(a)$ માં મેળવેલ લંબાઈ પરમાણુના પરિમાણો કરતા ઘણી ઓછી છે. વધુમાં,તેમાં $c$ નો સમાવેશ થાય છે. પરંતુ પરમાણુઓની ઉર્જા મોટે ભાગે બિન-સાપેક્ષવાદી ક્ષેત્રમાં હોય છે જ્યાં $c$ કોઈ ભૂમિકા ભજવે તેવી અપેક્ષા નથી. આનાથી બોહરને $c$ ને છોડી દેવાનું અને યોગ્ય પરમાણુ કદ મેળવવા માટે 'બીજું કંઈક' શોધવાનું સૂચન મળ્યું હશે. હવે,પ્લાન્કનો અચળાંક $h$ અન્યત્ર દેખાઈ ચૂક્યો હતો. બોહરની મહાન સમજ એ ઓળખવામાં હતી કે $h, m_{e},$ અને $e$ યોગ્ય પરમાણુ કદ આપશે. $h, m_{e},$ અને $e$ માંથી લંબાઈના પરિમાણવાળી એક રાશિ બનાવો અને ખાતરી કરો કે તેનું આંકડાકીય મૂલ્ય ખરેખર યોગ્ય ક્રમનું છે.
$(a)$ મૂળભૂત અચળાંકો $e, m_{e},$ અને $c$ નો ઉપયોગ કરીને લંબાઈના પરિમાણવાળી એક રાશિ બનાવો. તેનું આંકડાકીય મૂલ્ય નક્કી કરો.
$(b)$ તમે જોશો કે $(a)$ માં મેળવેલ લંબાઈ પરમાણુના પરિમાણો કરતા ઘણી ઓછી છે. વધુમાં,તેમાં $c$ નો સમાવેશ થાય છે. પરંતુ પરમાણુઓની ઉર્જા મોટે ભાગે બિન-સાપેક્ષવાદી ક્ષેત્રમાં હોય છે જ્યાં $c$ કોઈ ભૂમિકા ભજવે તેવી અપેક્ષા નથી. આનાથી બોહરને $c$ ને છોડી દેવાનું અને યોગ્ય પરમાણુ કદ મેળવવા માટે 'બીજું કંઈક' શોધવાનું સૂચન મળ્યું હશે. હવે,પ્લાન્કનો અચળાંક $h$ અન્યત્ર દેખાઈ ચૂક્યો હતો. બોહરની મહાન સમજ એ ઓળખવામાં હતી કે $h, m_{e},$ અને $e$ યોગ્ય પરમાણુ કદ આપશે. $h, m_{e},$ અને $e$ માંથી લંબાઈના પરિમાણવાળી એક રાશિ બનાવો અને ખાતરી કરો કે તેનું આંકડાકીય મૂલ્ય ખરેખર યોગ્ય ક્રમનું છે.
Medium
View Solutionજો $E$ અને $L$ એ $n^{th}$ બોહર કક્ષામાં પરિભ્રમણ કરતા ઇલેક્ટ્રોનની કુલ ઉર્જા અને કોણીય વેગમાનનું મૂલ્ય દર્શાવતા હોય, તો:
DifficultMHT CET 2026
View Solutionહાઇડ્રોજન પરમાણુમાં (બોહરના સિદ્ધાંત મુજબ) ઇલેક્ટ્રોન પર લાગતું બળ મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક $n$ સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે?
Vedclass Products
For Students
Vedclass Test Series
Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.
Start Free TrialFor Teachers
Exam Paper Generator
Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.
Try FreeFor Institutes
Online Exam Module
Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.
See Demo