мини|307п|Боров модел атома водоника () или јон сличан водонику (), где негативно наелектрисан електрон ограничен на атомску љуску окружује мало, позитивно наелектрисано атомско језгро и где електрон прелази између орбита, праћено је емитованом или апсорбованом количином електромагнетне енергије (hν). Атомско језгро је зелено, електрони плави а емитовани фотон црвен. Електронске орбите представљене су испрекиданим црним линијама; радијус орбита расте као -{n}-2, где је -{n}- главни квантни број. Из приказаног прелаза 3→2 настаје фотон таласне дужине 656 -{nm}-, што одговара првој линији Балмерове серије.
Боров модел атома представља атом са малим позитивно наелектрисаним језгром око којег се електрони крећу у кружним орбитама слично кретању планета око Сунца. Дакле, по Боровом моделу атом је сличан планетарном систему с том разликом што привлачна сила потиче од електростатичке интеракције а не од гравитације. Главни успех модела, који је предложио Нилс Бор 1913. године, је објашњење Ридбергове формуле за спектралне емисионе линије атомског водоника. Ридбергова формула је експериментално од раније била позната али је тек Боровим моделом била квантитативно теоријски објашњена и повезана са основним особинама атома.
У атомској физици, Боров модел или Рудерфорд-Боров модел је био први успешан модел атома. Развијен од 1911. до 1918. од стране Нилса Бора и надовезујући се на нуклеарни модел Ернеста Радерфорда, он је заменио модел пудинга од шљива Џозефа Џона Томсона, да би био замењен квантним атомским моделом током 1920-их. Састоји се од малог, густог језгра окруженог електронима у орбитама. То је аналогно структури Сунчевог система, али са привлачењем које обезбеђује електростатичка сила, а не гравитација, и са квантизованим енергијама електрона (претпостављајући само дискретне вредности).
У историји атомске физике, пратио је и на крају заменио неколико ранијих модела, укључујући модел соларног система Џозефа Лармора (1897), модел Жана Перина (1901), кубни модел (1902), сатурнски модел Хантаро Нагаоке (1904), модел пудинга од шљива (1904), квантни модел Артура Хаса (1910), Ратерфордов модел (1911) и нуклеарни квантни модел Џона Вилијама Николсона (1912). Побољшање у односу на Радерфордов модел из 1911. године се углавном односило на нову квантно-механичку интерпретацију коју су увели Хас и Николсон, али напуштајући сваки покушај објашњења зрачења према класичној физици.
Кључни успех модела лежи у објашњавању Ридбергове формуле за спектралне емисионе линије водоника. Иако је Ридбергова формула била позната експериментално, није добила теоријску основу све док није уведен Боров модел. Не само да је Боров модел објаснио разлоге за структуру Ридбергове формуле, већ је пружио и оправдање за фундаменталне физичке константе које чине емпиријске резултате формуле.
Боров модел је релативно примитиван модел атома водоника, у поређењу са моделом валентне љуске. Као теорија, може се извести као апроксимација првог реда атома водоника користећи ширу и много тачнију квантну механику и стога се може сматрати застарјелом научном теоријом. Међутим, због своје једноставности и тачних резултата за одабране системе (за примену погледајте доле), Боров модел се и даље обично учи да би се упознали студенти са квантном механиком или дијаграмима нивоа енергије пре него што пређе на тачније, али сложеније, атоме валентне љуске. Сродни квантни модел је предложио Артур Ерих Хас 1910. године, али је одбачен све до Солвејског конгреса 1911. године, где се о њему детаљно расправљало. Квантна теорија периода између Планковог открића кванта (1900) и појаве зреле квантне механике (1925) често се назива старом квантном теоријом.
Историја
thumb|Боров модел из 1921. године након Сомрфелдовог проширења модела из 1913. који показује максимум електрона по љусци са љускама означеним рендгенском нотацијом.
Из Радерфордових експеримената постало је јасно да су позитивно наелектрисање и маса атома концентрисани у центру атома око којег се налази дифузни облак електрона, носиоца негативног наелектрисања. Из тога се природно наметнуо планетарни модел атома у којем се електрони крећу око језгра попут планета око сунца. Међутим, планетарни модел атома наилазио је на бројне потешкоће у погледу објашњења стабилности атома и природе атомских спектара. На пример, према класичним законима електродинамике, наелектрисање у кружној путањи мора да емитује електромагнетно зрачење губећи при томе енергију. Тако би и електрон у кружној орбити око језгра требало непрекидно да емитује зрачење. При томе би због губитка енергије његова путања требало да буде спирални пад у атомско језгро, а емитовано зрачење континуално, јер се енергија емитера непрекидно смањује. Међутим још крајем 19. века у бројним експериментима са електричним пражњењем у разређеним гасовима, показано је да атоми емитују зрачење на дискретним, добро дефинисаним фреквенцијама.
Проблем примене класичне електродинамике на атомске системе Бор је решио предложивши теорију која је успешно објаснила спектре једноелектронских атома.
Основне црте теорије могу се изложити у облику Борових постулата (претпоставки): Кулонова сила саопштава планетарном електрону центрипетално убрзање потребно за динамички стабилну кружну путању. Дозвољене су само оне орбите код којих је момент импулса, -{L}-, (угаони момент) електрона целобројни умножак -{ℏ}- где је -{ℏ = h/2π: L = nℏ, n = 1, 2, ... и h}- Планкова константа. Електрон који се креће по стабилној орбити не зрачи. Емисија или апсорпција зрачења дешава се само приликом преласка електрона из једне орбите у другу.
Првим постулатом прихваћен је планетарни модел атома као и чињеница да су доминантне интеракције у атому електростатичке природе. Из другог постулата следи да је поред наелектрисања и енергије у атомским системима квантован и момент импулса. Трећи постулат одбацује проблематичну тврдњу да наелектрисање у убрзаном кретању мора да зрачи у атомским системима упркос њеној ваљаности у макроскопском свету. Четврти постулат успоставља везу са Планковом теоријом зрачења, пошто је фреквенција фотона који се емитује или апсорбује дата енергијском разликом два стања подељеном са -{h}-.
Све до друге деценије 20. века атомски модели су углавном били спекулативни. Чак се и концепт атома, а камоли атома са унутрашњом структуром, суочио са противљењем неких научника.
Планетарни модели
У касним 1800-им спекулације о могућој структури атома укључивале су планетарне моделе са наелектрисаним електронима у орбити.Helge Kragh (Oct. 2010). Before Bohr: Theories of atomic structure 1850-1913. RePoSS: Research Publications on Science Studies 10. Aarhus: Centre for Science Studies, University of Aarhus. Ови модели су се суочили са значајним ограничењем. Године 1897, Џозеф Лармор је показао да би убрзано наелектрисање емитовало снагу према класичној електродинамици, резултат познат као Ларморова формула. Пошто електрони присиљени да остану у орбити непрекидно убрзавају, били би механички нестабилни. Лармор је приметио да би електромагнетни ефекат више електрона, подобно распоређених, поништио један другог. Стога су каснији атомски модели засновани на класичној електродинамици били потребни да би се усвојили такви посебни вишеелектронски аранжмани.
Томсонов модел атома
Када је Бор започео свој рад на новој атомској теорији у лето 1912. године атомски модел који је предложио Џ Џ Томсон, сада познат као модел пудинга од шљива, био је најбољи доступни модел. Томсон је предложио модел са електронима који се ротирају у компланарним прстеновима унутар атомске, позитивно наелектрисане, сферне запремине. Томсон је показао да је овај модел механички стабилан дугим прорачунима и да је био електродинамички стабилан под његовом првобитном претпоставком о хиљадама електрона по атому. Штавише, он је сугерисао да су посебно стабилне конфигурације електрона у прстеновима повезане са хемијским својствима атома. Он је развио формулу за расејваање бета честица која се давала утисак да се поклапа са експерименталним резултатима. Међутим, сам Томсон је касније показао да атом има за фактор хиљаду мање електрона, оспоривши тиме аргумент стабилности и приморавши слабо схваћену позитивну сферу да има већину масе атома. Томсон такође није био у стању да објасни многе линије у атомским спектрима.
Радерфордов нуклеарни модел
Године 1908, Ханс Гајгер и Ернест Марсден су демонстрирали да се алфа честице повремено распршују под великим угловима, што није у складу са Томсоновим моделом. Године 1911, Ернест Радерфорд је развио нови модел расејања, показујући да се уочено расејање под великим углом може објаснити компактном, високо наелектрисаном масом у центру атома. Ратерфордово расејање није укључивало електроне и стога је његов модел атома био некомплетан. Бор почиње свој први рад о свом атомском моделу описујући Ратерфордов атом као да се састоји од малог, густог, позитивно наелектрисаног језгра које привлачи негативно наелектрисане електроне.
Атомски спектри
До почетка двадесетог века очекивало се да ће разумевање атома моћи да објасни многе атомске спектралне линије. Ове линије су у емпиријској формули сажели Јохан Балмер и Јоханес Ридберг. Лорд Рејли је 1897. године показао да вибрације електричних система предвиђају спектралне линије које зависе од квадрата вибрационе фреквенције, што је у супротности са емпиријском формулом која је директно зависила од фреквенције. Године 1907, Артур В. Kонвej је показао да уместо да цео атом вибрира, вибрације само једног од електрона у систему који је описао Томсон могу бити довољне за објашњење спектралних серија. Иако се Боров модел такође ослањао само на електрон да би објаснио спектар, он није претпоставио електродинамички модел за атом.
Други важан напредак у разумевању атомских спектара био је принцип Ридберг-Рицове комбинације који је повезивао фреквенције атомских спектралних линија са разликама између 'односа', специјалних фреквенција карактеристичних за сваки елемент. Бор је те разлике препознао као нивое енергије атома подељене Планковом константом, што доводи до савременог гледишта да су спектралне линије резултат енергетских разлика.
Хасов атомски модел
Године 1910, Артур Ерих Хас је предложио модел атома водоника са електроном који циркулише на површини сфере позитивног наелектрисања. Модел је подсећао на Томсонов модел пудинга од шљива, али Хас је додао радикалан нови обрт: ограничио је потенцијалну енергију електрона, , на сферу полупречника да буде једнака фреквенцији, , орбите електрона на сфери пута Планкова константа:
где представља наелектрисање електрона и сфере. Хаас је комбиновао ово ограничење са једначином равнотеже сила. Привлачна сила између електрона и сфере балансира центрифугалну силу:
где је маса електрона. Ова комбинација повезује полупречник сфере са Планковом константом:
Хас је решио Планкову константу користећи тадашњу тренутну вредност радијуса атома водоника. Три године касније, Бор ће користити сличне једначине са различитим тумачењима. Бор је узео Планкову константу као дату вредност и користио једначине да предвиди, , полупречник електрона који кружи у основном стању атома водоника. Ова вредност се сада зове Боров радијус.
Утицај Солвејске конференције
Прва Солвејска конференција, 1911. године, била је једна од првих међународних конференција о физици. Присуствовало је девет Нобелових или будућих нобеловаца, укључујући Ернеста Радерфорда, Боровог ментора. Бор није присуствовао, али је прочитао Солвејске извештаје и разговарао о њима са Радерфордом.