Podstawy nowoczesnej teorii budowy atomu
Pomimo niezaprzeczalnych sukcesów osiągniętych przez teorię Bohra w interpretowaniu widma optycznego, jak również wielu innych własności wodoru, ma ona i braki, które w miarę postępu badań coraz bardziej wychodziły na jaw. Pomijając już pewną niczym nie uzasadnioną dowolność niektórych postulatów, leżących u podstaw tej teorii, oraz niejasność, z jaką przedstawia ona powstawanie kwantu energii promienistej o częstotliwości v podczas przeskoku elektronu z jednej orbity stacjonarnej na drugą, należy zaznaczyć, że w niektórych przypadkach, np. gdy chodzi o własności magnetyczne wodoru, teoria prowadzi do wniosków niezgodnych z wynikami obserwacji bezpośrednich. Poza tym zachowanie atomów wodoru wskazuje na to, że mają one symetrię kulistą, teoria Bohra natomiast, przedstawiająca atom na podobieństwo układu planetarnego, przewiduje dla atomu symetrię jednoosiową.
Dalszy postęp teorii budowy atomu opiera się na zasadach mechaniki kwantowej, rozwijanych od 1924 r. w pracach de Broglie’a, Heisenberg a, Schrödinger a, Diraca i in. Podobnie jak pewne zjawiska optyczne, niezrozumiałe na podstawie teorii falowej, dały się wyjaśnić przez przyjęcie korpuskularnej natury światła, tak i odwrotnie, każdej cząstce o masie m, poruszającej się z prędkością v, odpowiada według de Broglie’a fala o długości X = —. (VIII,!!) mi
Elektron na torze stacjonarnym o promieniu r byłby równoznaczny z falą stojącą, której długość mieści się na torze kołowym całkowitą liczbę razy (rys. 37): – 2jir = n —. (VIII,15) mev
Jest to równanie identyczne z równaniem (VIII,4), wyznaczającym promienie orbit stacjonarnych według Bohra. Wypływa ono tutaj bezpośrednio z podstawowych założeń teorii i nie ma cech dowolności jak w teorii Bohra. Falowa natura elektronu została dowiedziona eksperymentalnie przez doświadczenie Davissona i Germera (1927) nad ugięciem elektronu na płytkach metalowych (por. § 98).
Mechanika kwantowa traktuje sprawę budowy atomu w sposób abstrakcyjny, nie nadający się do przedstawienia za pomocą poglądowego modelu w rodzaju modelu planetarnego Rutherforda—Bohra. Stan energetyczny atomu może być wyrażony przez pewne równania (tzw. orbitale), w których mowa jest o gęstości rozmieszczenia ładunku elektronu dokoła jądra, lub też o prawdopodobieństwie znajdowania się elektronu w określonej odległości od jądra. Pojęcie orbity elektronowej nie ma więc znaczenia realnego i mówić o niej można jedynie w znaczeniu przenośnym.