BSc 1 Year Major 1 Unit 2 module 2
📌 इस Module में 4 मुख्य भाग हैं:
- Bohr’s Theory
- Bohr’s Limitations
- Hydrogen Spectrum
- Line Spectrum क्यों बनता है? (उदाहरण सहित)
PART 1 — Bohr’s Atomic Theory (पॉइंट-बाय-पॉइंट)
नील्स बोहर ने 1913 में Rutherford model की कमियों को दूर करके एक नया atomic model दिया।
(1) Electron fixed circular orbits में घूमते हैं
Bohr ने कहा:
Electron nucleus के चारों ओर निश्चित गोल कक्षाओं (orbits) में घूमते हैं।
इन कक्षाओं को वह energy levels कहते थे।
आधुनिक प्रतीक:
- n = 1 → K shell
- n = 2 → L shell
- n = 3 → M shell
उदाहरण:
Hydrogen atom में 1 electron पहली orbit (n=1) में रहता है।
(2) Electron energy gain किए बिना orbit नहीं बदल सकता
Electron हमेशा fixed energy वाली orbit में ही रहेगा।
वह अपनी मर्जी से orbit नहीं बदल सकता।
उदाहरण:
जैसे हम पहली मंज़िल से तीसरी मंज़िल तभी जा सकते हैं जब हम बीच की मंज़िल को skip नहीं करते और लिफ्ट/सीढ़ी का इस्तेमाल करें similarly —
Electron को orbit बदलने के लिए energy चाहिए।
(3) Energy absorb → electron higher orbit में जाता है
अगर electron energy ले ले:
- वह inner orbit → outer orbit जाएगा
इसे कहते हैं Excitation.
उदाहरण:
Hydrogen में 1 electron ground state (n=1) से excited state (n=2 या n=3) में चला जाता है।
(4) Energy release → electron lower orbit में वापस आता है
जब electron वापस lower orbit में आता है, तब वह ऊर्जा बाहर छोड़ता है।
यह energy light (photon) के रूप में निकलती है।
उदाहरण:
यदि electron n=3 → n=2 आए
तो वह specific wavelength की light छोड़ेगा।
उसी से Hydrogen spectrum बनता है।
(5) Angular momentum quantized होता है
Bohr ने कहा:
Electron का angular momentum हमेशा (nh/2π) के बराबर होता है।
यह quantum mechanics का पहला विचार था।
PART 2 — Bohr’s Theory की सीमाएँ (Limitations)
Bohr का model केवल Hydrogen (H), Helium⁺, Lithium²⁺ पर काम करता है यानी single-electron systems।
(1) Multi-electron atoms की energy को explain नहीं कर पाया
Sodium (Na), Magnesium (Mg), Iron (Fe) जैसे atoms के electrons multiple होते हैं।
Bohr model इन electrons की energies को calculate नहीं कर पाया।
(2) Zeeman Effect/Splitting explain नहीं कर पाया
Magnetic field लगाने पर spectrum की लाइने टूट जाती हैं।
इसको Bohr explain नहीं कर सका।
(3) Spectrum की fine lines explain नहीं कर पाया
हर spectral line छोटी-छोटी sublines में बँटी होती है।
Bohr इसे समझ नहीं पाया।
(4) Electron को particle मान लिया
Electron wave भी है, particle भी (dual nature)।
Bohr का model सिर्फ particle nature पर आधारित था।
इसलिए बाद में Quantum Mechanical Model आया।
PART 3 — Hydrogen Spectrum (Line Spectrum)
जब Hydrogen के electron:
- energy absorb करता है → excited होता है
- फिर वापस आता है → photon छोड़ता है
उसी photon की wavelength Hydrogen spectrum देती है।
Hydrogen spectrum की 5 series**
- Lyman Series – UV region
(n=∞ → n=1) - Balmer Series – Visible light
(n=∞ → n=2) - Paschen Series – Infrared
(n=∞ → n=3) - Brackett Series – IR
(n=∞ → n=4) - Pfund Series – IR
(n=∞ → n=5)
Hydrogen Spectrum कैसे बनता है? (Very Important)
Step-by-step उदाहरण:
1Electron n=1 पर है (ground state)
अगर electron energy absorb करे → वह n=3 चला जाए।
2अब electron वापस आएगा:
- n=3 → n=2
- n=2 → n=1
हर step में energy (light/photon) बाहर निकलती है।
इन photons की wavelengths अलग होती हैं →
इससे spectrum में अलग-अलग lines बनती हैं।
SUMMARY
- Bohr ने fixed orbits बताईं जिनमें electron घूमते हैं।
- Electron energy absorb करके ऊपर जाता है और energy छोड़कर नीचे आता है।
- Energy release होने पर विभिन्न रंगों की spectral lines बनती हैं।
- Hydrogen spectrum इसी process पर आधारित है।
- Bohr model multi-electron atoms को describe नहीं कर पाया।
- बाद में quantum mechanics ने इसे replace किया।