Σύμφωνα με τα κλασικά ηλεκτρομαγνητικά θεωρία, τα ηλεκτρόνια;
* ακτινοβολεί την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια όταν επιταχύνεται. Πρόκειται για θεμελιώδη συνέπεια των εξισώσεων του Maxwell, οι οποίες περιγράφουν τη συμπεριφορά των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Τα τέλη επιτάχυνσης παράγουν μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, τα οποία διαδίδονται προς τα έξω ως ηλεκτρομαγνητικά κύματα.
* σπείρα στον πυρήνα ενός ατόμου λόγω ακτινοβολίας. Επειδή τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται συνεχώς στην τροχιά τους γύρω από τον πυρήνα (λόγω της κυκλικής τους κίνησης), θα πρέπει να ακτινοβολούν συνεχώς ενέργεια. Αυτή η απώλεια ενέργειας θα προκαλούσε τη συρρίκνωση της τροχιάς του ηλεκτρονίου, οδηγώντας τελικά σε σπείρα στον πυρήνα.
* εκπέμπει ένα συνεχές φάσμα ακτινοβολίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια παράγουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα με ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων.
Ωστόσο, αυτές οι προβλέψεις της κλασσικής ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας δεν παρατηρούνται στην πραγματικότητα:
* Τα άτομα είναι σταθερά. Τα άτομα δεν καταρρέουν λόγω των ηλεκτρονίων που στρέφονται στον πυρήνα.
* Τα άτομα εκπέμπουν συγκεκριμένα, διακριτά μήκη κύματος φωτός. Αυτό είναι γνωστό ως φάσματα γραμμής και έρχεται σε αντίθεση με την κλασσική πρόβλεψη ενός συνεχούς φάσματος.
Αυτές οι αποκλίσεις οδήγησαν στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, η οποία παρέχει μια ακριβέστερη περιγραφή της ατομικής συμπεριφοράς. Ακολουθούν μερικές βασικές διαφορές μεταξύ κλασικών και κβαντικών περιγραφών των ηλεκτρονίων:
* Κοσβατικά επίπεδα ενέργειας: Στην κβαντική μηχανική, τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας μέσα σε ένα άτομο, αντί να ακτινοβολούν συνεχώς ενέργεια. Μπορούν μόνο να μεταβαίνουν μεταξύ αυτών των επιπέδων απορροφώντας ή εκπέμποντας φωτόνια συγκεκριμένων ενεργειών.
* Διπλότητα κύματος-σωματιδίου: Τα ηλεκτρόνια παρουσιάζουν ιδιότητες τύπου κύματος, που σημαίνει ότι μπορούν να περιγραφούν από μια συνάρτηση κύματος πιθανότητας, η οποία περιγράφει την πιθανότητα εύρεσης του ηλεκτρονίου σε μια συγκεκριμένη θέση και χρόνο. Αυτή η συνάρτηση κύματος κβαθεί και οι επιτρεπόμενες τιμές αντιστοιχούν στα διακριτά επίπεδα ενέργειας.
* Αρχή αβεβαιότητας: Είναι αδύνατο να γνωρίζουμε ταυτόχρονα τόσο τη θέση όσο και την ορμή ενός ηλεκτρονίου με τέλεια ακρίβεια. Αυτή η αρχή εισάγει εγγενή ασαφή στην περιγραφή της κίνησης ηλεκτρονίων, εμποδίζοντας την να στρέφεται στον πυρήνα.
Επομένως, ενώ η κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία παρέχει ένα χρήσιμο πλαίσιο για την κατανόηση πολλών φαινομένων, είναι ανεπαρκές να εξηγηθεί η συμπεριφορά των ηλεκτρονίων στα άτομα. Η κβαντική μηχανική είναι απαραίτητη για την πλήρη κατανόηση της σταθερής φύσης των ατόμων και της διακριτής φύσης του εκπεμπόμενου φωτός τους.
