Реферат: Биофизика
vхi
Ьmber tuuma tiirleva elektroni kineetiline energia kasvab kui elektron lдheneb tuumale (r kahaneb). Tuletame meelde, et potentsiaalne energia samal ajal kahanes:
,
ja summaarne energia
Elektroni summaarne energia kahaneb kui elektron asub tiirlema orbiidile mis on tuumale lдhemal. Kuhu see energiavahe siis lдheb, millisesse vormi muutub (kaduda ju ei saa)?
See energiavahe peab aatomist eralduma ja seda ta ka teeb, kas valguskvandi kujul, vхi kandub ьle mхnele naaberaatomile, tхstes selle elektroni vastavalt kхrgemale energianivoole, vхi eraldub soojusena, s.o. muutub aatomi translatoorseks (kulgevaks) liikumiseks. Niisugune elektronide ja tuuma vahelise kauguse muutumine, elektronide tiirlemine erineva raadiusega orbiitidel, on peamine keemiliste ainete siseenergia, keemilise energia olemus. Ained, mille molekulides elektronid tiirlevad tuumadest kaugemal, on energiarikkamad ja vхivad seda vabastada kui keemilise reaktsiooni tulemusena toimuvad muutused, mille tulemusena elektronid saavad tuumadele lдhemale asuda. Bioloogiliste protsesside energeetika on samadel alustel: fotosьnteesis tхstetakse elektron valguskvandi abil kхrgemale energianivoole, tuumast kaugemale orbiidile, ja metabolismi kдigus ta jдrkjдrgult lдheneb tuumale, vabastades niimoodi kvandi poolt talle antud energia.
Kas aga elektronid saavad tiirelda ьmber tuuma igasugustel kaugustel? Kui see nii oleks, vхiks ju vabastada vдga suuri keemilise siseenegia koguseid lubades elektronil asuda tuumale vдga-vдga lдhedale (lastes raadiuse nulli lдhedale). Tхepoolest, klassikaline fььsika seda lubaks, kuid tegelikkuses seda ei juhtu. Siin tulevad sisse kvantmehaanilised piirangud, mis klassikalise fььsika abil ei seletu. Jдrgnevas tutvumegi atomaarse kvantteooria pхhialustega.
BOHRI AATOMIMUDEL
Eelmises lхigus tuletasime valemid, mis kirjeldavad ьmber tuuma tiirleva elektroni kiirust ja energiat. Igale elektroni kineetilise energia vддrtusele Ek vastaks kindel raadius r. Klassikalise fььsika seisukohtade kohaselt tekitab aga tiirlev elektron muutuva elektromagnetilise vдlja: elektron on perioodiliselt kord tuumast parmal, siis jдlle vasemal, seega ‘pluss’ ja ‘miinus’ vahelduvad nagu televisiooni saateantenni varrastes, vahe on ainult mххdus ja tiirlemise sageduses. Muutuva elektromagnetilise vдlja kaudu peaks elektroni tiirlemisenergia vдlja kiirguma, elektron peaks tuumale lдhenema ja lхpuks tuumale kukkuma. Tegelikult seda ei toimu, kхik aatomid maailmas on stabiilsed ja tavaliselt ei kiirga energiat. Selles on klassikalise mehhaanika pхhivastuolu tegelikkusega. Seda vastuolu ei saa eletada, see tuleb lihtsalt teadmiseks vхtta ja postuleerida, et teatud kindlate energiavддrtuste puhul on elektronide orbiidid aatomis stabiilsed ja energiat ei kiirgu, kuigi pхhjus, miks ei kiirgu, ei ole teada. Kui see aga teadmiseks vхtta, siis saab sellele ьles ehitada uut sorti mehanika – kvantmehaanika. Esimeseses jдrjekorras tuleb postuleerida, missugused on need orbiidid, millel elektron saab stabiilselt tiirelda ilma energiat kiirgamata.
Uurides kuumutatud kehadelt kiirguva valguse spektreid leidis Max Planck (1900) ka siin vastuolu, mis lahenes, kui eeldati, et valgusel on kvantiseloom: valgus kiirgub energiaportsjonite e. kvantide kaupa, millest igaьhe energia 
, kus on valguslaine vхnkumise sagedus.
Lдhtudes sellest postuleeris Bohr (1913): elektroni tiirlemisel ьmber tuuma elektrmagnetilist lainet (=valgust) ei kiirgu, kui elektron tiirleb orbiitidel millel potentsiaalne on
.
Kineetiline energia oli positiivne ja pool potentsiaalsest energiast:
,
Nendes valemites on elektroni tiirlemise sagedus, n aga mingi tдisarv 1, 2, 3, 4 jne.
Kasutades seost joonkiiruse ja nurkkiiruse vahel, mille abil sagedus teisendatakse joonkiiruseks, saame:
ja 
ja vхime kirjutada
ehk
vхi vхttes mхlemad pooled ruutu saame: 
.
Elektrostaatilise tхmbejхu valemist (???) saame massiga m lдbi korrutades:
Kahe viimase valemi vasakud pooled on vхrdsed. Paremate poolte vхrdsustamisel saame avaldada lubatud raadiuse
.