Le idee originali dietro atomi è venuto dagli antichi greci, in particolare il filosofo Democrito. Gli scienziati non hanno eseguito esperimenti dettagliati con atomi fino all'inizio del XX secolo, e che cosa hanno trovato sfidato buonsenso. Energia viene non in quantità continua ma come pacchetti discreti. Materia solida ha una lunghezza d'onda solo come luce. Queste e altre idee costituiscono il modello atomico moderno basato sui principi della meccanica quantistica.
Principio di esclusione di Pauli
Fisico Wolfgang Pauli scoperto che alcune particelle all'interno di un atomo, chiamato fermioni, occupano stati unici. Due elettroni, ad esempio, non possono condividere lo stesso stato; deve entrare ciascuno di slot di energia ben definiti. Atomi complessi, quali alluminio, hanno molti elettroni organizzati in orbite adiacenti, a più livelli.
Principio di indeterminazione di Heisenberg
Se si guarda una matita sulla tua scrivania, sembra ancora perfettamente. Sai esattamente dove si trova e se si muove o non. A livello di atomi, la certezza della posizione e il movimento raggiunge un limite. Se si brillare di luce su un atomo di guardarla, l'energia nella luce inizia a vibrare l'atomo. Si può neanche sapere dove è o come si muove con fiducia, ma non entrambi allo stesso tempo. Werner von Heisenberg formulato questo principio in equazioni matematiche.
Onde di materia di de Broglie
Piccoli come protoni e gli elettroni in un atomo gli oggetti hanno proprietà ondulatorie che gli scienziati prendono in considerazione quando effettuano esperimenti. Nel 1920, Loius de Broglie applicato equazioni delle onde alla materia nel tentativo di spiegare il comportamento degli elettroni. Le idee ha funzionato bene e applicato a tutte le forme della materia, tra cui interi atomi, neutroni e protoni. Come onde, essi possono subire diffrazione e interferenza. Mentre gli oggetti grandi, tutti i giorni condividono questa proprietà di onda, le onde sono estremamente piccole. Piccoli oggetti, d'altra parte, hanno grandi lunghezze d'onda rispetto alle loro dimensioni.
Fotoni
Gli elettroni in un atomo possono occupare solo uno stato di energia in un momento, ma gli elettroni possono saltare da uno stato a altro assorbendo o rilasciando energia. Assorbono e rilasciare pacchetti discreti di energia, detti fotoni. Luce appare come un intervallo continuo di colori e sfumature, perché normalmente si vede una grande inondazione di fotoni. Se si sposta in una stanza buia e lasciare che gli occhi regolare, si noterà che la luce sembra granulosa. La granulosità viene dai tuoi occhi sensing singoli fotoni.