2.5. Undele de Broglie şi atomul de hidrogen

Confirmarea acestei teorii avea să vină prin experimentele de difracţie de electroni realizate de C.J. Davisson şi L.H. Germer şi, independent, de G.P. Thomson. Experimentul utiliza un fascicul de electroni trimis asu­pra unei foiţe metalice. Pe o placă fotografică se înregistra locul de impact al electronilor din fascicul (fig. 6).

Evidenţierea figurii de difracţie se realiza şi în cazul în care electronii erau trimişi individual asupra ţintei, mărindu-se timpul de operare până când ajungeau pe placa fotografică suficient de mulţi electroni. În acest fel, a fost demonstrat faptul că apariţia figurii de difracţie pentru electroni nu era rezultatul unei interacţii colec­tive, ci expresia unui fenomen statistic, de natură ondu­la­torie.

Conform figurii, apar cercuri concentrice mai deschise la culoare, ceea ce evidenţiază un contact masiv al electronilor cu suportul plăcii fotografice, faţă de locurile întunecate – unde interacţia nu a avut loc. Acest lucru arată existenţa unui fenomen ondulatoriu căruia i se datorează distribuţia inegală de electorni înregistrată pe placa fotografică.

Acest fenomen ondulatoriu a fost descris matema­tic, de către E. Schrodinger, de o mărime numită funcţie de undă, mărime care dă densitatea probabilităţii de localizare a particulei într-un anumit domeniu din spaţiu. Spre deosebire de mecanica clasică, în care se putea determina traiectoria punctului material, în cazul microparticulelor poziţia instantanee a acestora nu mai poate fi prevăzută. În schimb, se determină densităţile de probabilitate de localizare care dau regiunile din spaţiu în care poate exista microparticula. Deci electronul nu poate ocupa, cu aceeaşi probabilitate, fiecare loc din spaţiul din jurul nucleului, ci are „preferinţe“ pentru anumite zone numite orbitali.