MENU
Banner

แสงกับรางวัลโนเบล ตอนที่ 13 | ค.ศ.1922 สำหรับการค้นพบโครงสร้างของอะตอมและการปลดปล่อยพลังงานจากอะตอม

แสงกับรางวัลโนเบล
บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
นักวิจัยอาวุโส ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)

ความสัมพันธ์ง่ายๆ ระหว่างความยาวคลื่นและเส้นสเปกตรัมของแสงที่ปลดปล่อยออกมาจากก๊าซไฮโดรเจนได้ถูกสร้างขึ้นโดย Johann Balmer ในปี ค.ศ. 1885 และสาธิตในเวลาต่อมาโดย Johannes Rydberg อย่างไรก็ตาม ณ เวลานั้น ความสงสัยยังเกิดขึ้นอยู่ว่าทำไมถึงมีเส้นสเปกตรัมเกิดขึ้นจำนวนมากจากธาตุชนิดหนึ่ง และ เหตุผลหลักอะไรที่อยู่เบื้องหลังของความสัมพันธ์ระหว่างเส้นสเปกตรัมเหล่านี้

แสงกับรางวัลโนเบล
โครงสร้างของอะตอมจากพื้นฐานการพิจารณาระดับพลังงานแบบไม่ต่อเนื่อง (ภาพจาก https://www.khanacademy.org/science/ physics/quantum-physics/atoms-and-electrons/a/ bohrs-model-of-hydrogen)

Niels Henrik David Bohr เป็นบุคคลแรกที่ได้แย้งแนวคิดที่มีอยู่ขณะนั้นที่ว่า อิเล็กตรอนปลดปล่อยแสงเมื่อเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบนิวเคลียสที่เป็นประจุบวก แต่ได้ใช้หลักการของระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องที่ Max Planck ได้คิดค้นขึ้นมาอธิบายว่าพลังงานของแสงที่ปลดปล่อยออกมา หรือ ที่ถูกดูดซับเข้าไป เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากวงโคจรรอบนิวเคลียสหนึ่งไปยังอีกวงโคจรหนึ่ง ซึ่งปริมาณของพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมา คือ ควอนตา จากหลักการนี้ถ้าวงโคจรของอิเล็กตรอนเป็นวงรี ลักษณะของสเปกตรัมที่ได้จะแตกต่างจากสเปกตรัมที่ได้จากอิเล็กตรอนที่มีวงโคจรเป็นวงกลม ผลที่ตามมาคือ เราอาจได้ชุดของเส้นสเปกตรัมที่แตกต่างกันอยู่ใกล้กันได้นั่นเอง

แสงกับรางวัลโนเบล
(ภาพจาก https://chem.libretexts.org/Textbook_ Maps/Introductory_Chemistry/Book%3A_Introductory_Chemistry_(CK-12)/05%3A_Electrons_in_Atoms/5.06%3A_Bohr% 27s_Atomic_Model)

ผลการศึกษาและผลงานทางทฤษฎีที่เกี่ยวกับการชนกันของอิเล็กตรอน อะตอม ไอออน โมเลกุล และกลุ่มของโมเลกุลที่พัฒนาโดย James Frank และ Gustav Hertz เป็นสิ่งที่ช่วยยืนยันสมมุติฐานของ Bohr ได้เป็นอย่างดี อนึ่งทั้ง James Frank และ Gustav Hertz ก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1925 จากผลงานดังกล่าวด้วย

ประวัติย่อ : Niels Bohr
แสงกับรางวัลโนเบล
Niels Bohr นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก เสนอโมเดลแรกของอะตอม ว่าประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน โดยมีอิเล็กตรอนที่มีระดับพลังงานต่างๆ กันล้อมรอบ

Niels Bohr เกิดที่เมือง Copenhagen ประเทศเดนมาร์กในวันที่ 7 ตุลาคม ค.ศ. 1885 ความสนใจทางฟิสิกส์ส่วนหนึ่งของเขาเกิดขึ้นจากการกระตุ้นโดยบิดาของเขาที่เป็นศาสตราจารย์ในมหาวิทยาลัย ช่วงที่เรียนระดับมัธยมศึกษา เขาได้รับรางวัลเหรียญทองจาก Academy of Sciences จากรายงานผลการทดลองเกี่ยวกับแรงตึงผิว ซึ่งผลงานนี้ยังได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติอีกด้วย เขาเข้าเรียนระดับอุดมศึกษาที่ Copenhagen University ในปี ค.ศ. 1903 และได้รับปริญญาโทและเอกสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1909 และ ค.ศ. 1911 ตามลำดับ Niels Bohr มีโอกาสร่วมงานกับ Joseph Thomson ในห้องปฏิบัติการ Cavendish และได้เคยทำงานในห้องปฏิบัติการของ Ernest Rutherford ในปี ค.ศ. 1911 และ ค.ศ. 1912 ตามลำดับ

ช่วงที่ทำงานวิจัยอยู่ในสถานที่มีชื่อเสียงนี้ Niels Bohr ได้ผสมผสานทฤษฎีควอนตัมเข้ากับแนวคิดของ Werner Heisenberg และทำให้ได้โครงสร้างของอะตอมที่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา ช่วงปี ค.ศ. 1913-1914 และ ค.ศ. 1914-1916 ได้เป็นอาจารย์สอนฟิสิกส์ที่ Copenhagen University และ Victoria University ตามลำดับ และหลังจากนั้นเป็นศาสตราจารย์ทางฟิสิกส์ทฤษฎีที่ Copenhagen Univeristy ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920 เป็นต้นมา เขารับตำแหน่งเป็นหัวหน้าของ Institute for Theoretical Physics ที่ Copenhagen University ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ได้ไปอยู่ที่สวีเดนและสหรัฐฯ และเข้าร่วมโครงการ Atomic Energy Project ในช่วงท้ายของชีวิต Niels Bohr ให้ความสนใจด้านชีวโมเลกุล

แหล่งข้อมูล
  • Nobel Lectures in Physics 1922-1941, World Scientific Publishing, November 1998.
  • http://nobelprize.org , accessed Feb 2019.
  • http://en.wikipedia.org , accessed Feb 2019.
  • ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.

บทความที่เกี่ยวข้อง

แสง รางวัลโนเบล

วันที่เผยแพร่ 6 มิถุนายน 2562 11:09