జె.జె.థామ్సన్ 1856 డిసెంబరు 18న ఇంగ్లండ్‌లోని మాంచెస్టర్‌కు సమీపంలో జన్మించాడు. తండ్రి పుస్తకాల వ్యాపారి. 1881లో ఐన్‌స్టీన్ కంటే ముందుగా ద్రవ్యరాశి - శక్తి తుల్యతను చెబుతూ ఒక వ్యాసం రాశాడు. 1897లో ఫాదర్ ఆఫ్ ఎలక్ట్రాన్ అయ్యాడు. ఇతడికి 1906లో నోబెల్ బహుమతి రావడమే కాకుండా అతడి శిష్యుల్లో ఎనమిది మందికి నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
కీలక పదాలు
* తరంగం * విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటం
* కాంతి తీవ్రత * నియమిత శక్తి
* రేఖావర్ణపటం * ఆర్బిటాల్
* క్వాంటం సంఖ్యలు * కర్పరం
* వర్ణపటం * ఉపకర్పరం
* ఆర్బిటాళ్ల ఆకృతులు * ఎలక్ట్రానిక్ విన్యాసం
* పౌలీవర్జన నియమం * ఊర్థ్వనిర్మాణ నియమం
* హుండ్ నియమం * ప్లాంక్ స్థిరాంకం
కీలక పదాలు - వివరణలు
తరంగం: యానకంలో కలగజేసిన అలజడి అన్ని దిశల్లోనూ సమాన వడితో ముందుకు ప్రయాణం చేయడాన్ని 'తరంగం' అంటారు.
విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటం: విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు విస్తృత వైవిధ్యం ఉన్న పౌనఃపున్యాల సముదాయం. విద్యుదయస్కాంత తరంగాల మొత్తం పౌనఃపున్యాల సముదాయాన్నే విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటం అంటారు.
తీవ్రత: ప్రమాణ ఘనపరిమాణంలో ఉండే శక్తి పరిమాణమే తీవ్రత.
నియమిత శక్తి: పరమాణువుల్లో ఎలక్ట్రాన్లు, కేంద్రకం నుంచి నిర్దిష్ట దూరాల్లో ఉన్న నియమిత శక్తి స్థాయుల్లో లేదా స్థిర కర్పరాల్లో ఉంటాయి. ఈ స్థిర కర్పరాలను K, L, M, N అనే అక్షరాలతో సూచిస్తారు. కేంద్రానికి దగ్గరగా ఉండే K - కక్ష్యకు తక్కువ శక్తి, దూరంగా ఉండే N - కక్ష్యకు ఎక్కువ శక్తి ఉంటుంది.
రేఖావర్ణపటం: ప్రతి మూలకం తనదైన ఒక విలక్షణమైన రంగును ఉద్గారం చేస్తుంది. ఈ రంగులు కాంతి నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాలకు అనురూపకంగా ఉంటాయి. కాబట్టి ఇలాంటి వర్ణపటాన్ని రేఖావర్ణపటం అంటారు.
ఆర్బిటాల్: పరమాణు కేంద్రకం చుట్టూ ఎలక్ట్రాన్‌ను కనుక్కోగలిగే సంభావ్యత (Probability) అధికంగా ఉండే ప్రాంతాన్ని 'ఆర్బిటాల్' అంటారు.
క్వాంటం సంఖ్యలు: పరమాణువులోని ప్రతి ఎలక్ట్రాన్‌ను n, l, ml అనే మూడు సంఖ్యల సమితులతో సూచిస్తారు. ఈ సంఖ్యలనే క్వాంటం సంఖ్యలు అంటారు.
కర్పరం: పరమాణువులో ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం నుంచి నిర్దిష్ట దూరాల్లో, నియమిత మార్గాల్లో తిరుగుతూ ఉంటాయి. వీటిని కర్పరాలు అంటారు. K, L, M, N అనే పేర్లతో వీటిని పిలుస్తారు.
వర్ణపటం: అనేక తరంగదైర్ఘ్యాలు లేదా పౌనఃపున్యాల సముదాయాన్ని వర్ణపటం అంటారు.
ఉపకర్పరం: రేఖాపటంలోని రేఖలు ఉపరేఖలుగా విడిపోవడాన్ని విశదీకరించేందుకు బోర్ పరమాణు నమూనాను సోమర్‌ఫెల్డ్ స్వల్పంగా ఆధునికీకరించాడు. అతడు దీర్ఘవృత్తాకార కక్ష్య అనే భావనను ప్రవేశపెట్టాడు. వీటినే ఉపకర్పరాలు అంటారు. ప్రతి కక్ష్యకు సమాన సంఖ్యలో ఉపకర్పరాలు ఉంటాయి.
ఆర్బిటాళ్ల ఆకృతులు: s - ఆర్బిటాల్ గోళాకారంగా ఉంటుంది. p - ఆర్బిటాళ్లు డంబెల్, d - ఆర్బిటాళ్లు డబుల్ డంబెల్ ఆకారాల్లో ఉంటాయి.
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం: పరమాణువులోని కర్పరాలు, ఉపకర్పరాలు, ఆర్బిటాళ్లలో ఎలక్ట్రాన్ల పంపిణీని ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం అంటారు.
పౌలీవర్జన నియమం: ఒకే పరమాణువుకు చెందిన ఏ రెండు ఎలక్ట్రాన్లకు నాలుగు క్వాంటం సంఖ్యలు సమానంగా ఉండవు.
ఊర్థ్వ నిర్మాణ నియమం(ఆఫ్‌బౌ నియమం): ఎలక్ట్రాన్ అతి తక్కువ శక్తి ఉండే ఆర్బిటాల్‌ని ముందుగా ఆక్రమిస్తుంది.
హూండ్ నియమం: సమశక్తి ఆర్బిటాళ్ల (degenerated) లో ఒక్కో ఎలక్ట్రాన్ చేరిన తర్వాతే జతగూడటం జరుగుతుంది.
ప్లాంక్ స్థిరాంకం: ప్లాంక్ స్థిరాంకం విలువ h = 6.626 × 10-34 JS.
సారాంశ సంగ్రహం
* ఇంద్రధనస్సులో వరుసగా ఊదా (Violet), నీలి మందు రంగు (Indigo), నీలం (Blue), ఆకుపచ్చ (Green), పసుపు (Yellow), నారింజ రంగు (Orange), ఎరుపు (Red) అనే ఏడు రంగులు (VIBGYOR) ఉంటాయి.
* ఒక విద్యుదావేశం కంపించినప్పుడు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఏర్పడతాయి.
* ఏదైనా విద్యుదావేశం కంపిస్తూ ఉంటే అది తన చుట్టూ ఉండే విద్యుత్ క్షేత్రంలో మార్పు కలిగిస్తుంది. మారుతున్న ఈ విద్యుత్ క్షేత్రం, అయస్కాంత క్షేత్రంలో మార్పు తెస్తుంది.
* మనం చూసే దృగ్గోచర కాంతి కూడా ఒక విద్యుత్ అయస్కాంత తరంగమే. అంతరాళంలో కాంతి (C) 3 × 108 మీ.సె-1 వేగంతో ప్రయాణిస్తూ ఉంటుంది.
* C = υλ; ఇందులో C కాంతి వేగం, λ కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం, υ పౌనఃపున్యం.
* విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు విస్తృత వైవిధ్యం ఉన్న పౌనఃపున్యాల సముదాయం. విద్యుదయస్కాంత తరంగాల మొత్తం పౌనఃపున్యాల సముదాయాన్నే విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటం (Electromagnetic spectrum) అంటారు.
* ప్రకృతిలో దృగ్గోచర వర్ణపటానికి ఇంద్రధనస్సు ఏర్పడటం ఒక చక్కటి ఉదాహరణ.
* విద్యుదయస్కాంత శక్తిని 'అవిచ్ఛిన్న శక్తి'గా నమ్మే సంప్రదాయక భావనను ఆధారంగా చేసుకుని శక్తి శోషణం లేదా ఉద్గారం ఎల్లప్పుడూ hυ కి పూర్ణాంక గుణిజాలుగా ఉంటుందని మాక్స్ ప్లాంక్ ప్రతిపాదించాడు.
* ఒక నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యానికి ఉన్న శక్తిని E = hυ సమీకరణంతో సూచించవచ్చు. ఇందులో 'h' అనేది ప్లాంక్ స్థిరాంకం. దీని విలువ 6.626 × 1034 JS. υ అనేది ఉద్గారించిన లేదా శోషితమైన వికిరణ పౌనఃపున్యం.
* ప్లాంక్ సిద్ధాంత ప్రతిపాదనలో విశిష్టత ఏమిటంటే విద్యుదయస్కాంత శక్తి శోషణం లేదా ఉద్గారం అనేది అవిచ్ఛిన్న రూపంలో కాకుండా నిర్దిష్ట విలువలున్న భాగాలుగా ఉంటుంది. కాబట్టి ఉద్గార లేదా శోషణ కాంతి వర్ణపటం అనేది వివిధ తరంగదైర్ఘ్యాల సముదాయంగా పేర్కొనవచ్చు.
* ఉద్గార లేదా శోషణ కాంతి వర్ణపటం అనేది వివిధ తరంగదైర్ఘ్యాల సముదాయంగా పేర్కొనవచ్చు.
* వీధి దీపాల్లోని సోడియం ఆవిరులు పసుపు రంగును ఉత్పత్తి చేయడం వల్ల వీధిదీపాలు పసుపు రంగులో వెలుగుతాయి.
* ప్రతి మూలకం తనదైన ఒక విలక్షణమైన రంగును ఉద్గారం చేస్తుందని శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు. ఈ రంగులు కాంతి నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాలకు అనురూపకంగా ఉంటాయి. కాబట్టి ఇలాంటి వర్ణపటాన్ని రేఖావర్ణ పటం అంటారు.
* వేలిముద్రలను బట్టి మనుషులను గుర్తించినట్లుగానే పరమాణు వర్ణపటాల్లోని రేఖలను బట్టి ఆయా పరమాణువులను తేలికగా గుర్తించవచ్చు.
* హైడ్రోజన్ వర్ణపటాన్ని ఆధారం చేసుకుని నీల్స్ బోర్ ఒక పరమాణు నమూనాను ప్రతిపాదించాడు. బోర్ పరమాణు నమూనా హైడ్రోజన్ వర్ణపటంలో కనిపించే రేఖల గురించి వివరించగలిగింది.
* రేఖా వర్ణపటంలోని రేఖలు కొన్ని ఉపరేఖలుగా విడిపోవడాన్ని బోర్ పరమాణు నమూనా వివరించలేకపోయింది.
* రేఖా వర్ణపటంలోని రేఖలు ఉపరేఖలు (Finer Lines)గా విడిపోవడాన్ని విశదీకరించేందుకు, బోర్ నమూనాను సోమర్‌ఫెల్డ్ స్వల్పంగా ఆధునికీకరించాడు. ఇతడు దీర్ఘ వృత్తాకార కక్ష్య అనే భావనను ప్రవేశపెట్టాడు.
* బోర్ - సోమర్‌ఫెల్డ్ నమూనా హైడ్రోజన్ పరమాణు వర్ణపటంలోని సూక్ష్మరేఖలను వివరించగలిగినప్పటికీ, పరమాణు నిర్మాణం గురించి సంతృప్తికరంగా వివరించలేకపోయింది. ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్న పరమాణువుల యొక్క పరమాణు వర్ణపటాలను వివరించలేకపోయింది.
* ఎలక్ట్రాన్ స్థానాన్ని, వేగాన్ని కనుక్కోవడానికి తగిన కాంతి సహాయం తీసుకోవచ్చు. ఎలక్ట్రాన్లు అత్యంత సూక్ష్మమైనవి కాబట్టి, అతి తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం ఉండే కాంతినే ఈ పనికి ఉపయోగించాల్సి ఉంటుంది. ఈ తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం ఉన్న కాంతి ఎలక్ట్రాన్‌ను తాకినప్పుడు అది ఎలక్ట్రాన్ చలనాన్ని ప్రభావితం చేసి దాని చలనంలో మార్పుని కలగజేస్తుంది. అందువల్ల ఎలక్ట్రాన్ స్థానాన్ని, వేగాన్ని కచ్చితంగా ఒకేసారి కనుక్కోలేం.
* పరమాణువులోని ఎలక్ట్రాన్ల ధర్మాలను అర్థం చేసుకోవడానికి ఇర్విన్ ష్రోడింగర్ (Erwin Schrodinger) క్వాంటం యాంత్రిక పరమాణు నమూనాను ప్రతిపాదించాడు.
* పరమాణు కేంద్రకం చుట్టూ ఎలక్ట్రాన్‌ను కనుక్కోగలిగే సంభావ్యత (Probability) అధికంగా ఉండే ప్రాంతాన్ని ఆర్బిటాల్ (orbital) అంటారు.
* కేంద్రకం చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతంలో కేవలం కొన్ని ఆర్బిటాళ్లు మాత్రమే ఉంటాయి. క్వాంటం సంఖ్యల ఆధారంగా ఒకే శక్తి స్థాయికి చెందిన ఆర్బిటాళ్ల గురించి తెలుసుకోవచ్చు.
* పరమాణువులోని ప్రతి ఎలక్ట్రాన్‌ను n, l, ml అనే మూడు సంఖ్యల సమితులతో సూచిస్తారు. ఈ సంఖ్యలనే క్వాంటం సంఖ్యలు అంటారు.
* కేంద్రకం చుట్టూ ఉండే ప్రదేశంలో ఎలక్ట్రాన్‌లను కనుక్కునే సంభావ్యతను ఈ సంఖ్యలు సూచిస్తాయి.
* ఆర్బిట్ లేదా ప్రధాన కర్పర పరిమాణం, దాని శక్తి గురించి ప్రధాన క్వాంటం సంఖ్య తెలుపుతుంది. దీన్ని 'n'తో సూచిస్తారు.
* ప్రధాన క్వాంటం సంఖ్య (n) విలువకు కోణీయ ద్రవ్యవేగ క్వాంటం సంఖ్య l కు, 0 నుంచి (n - 1) వరకు విలువలు ఉంటాయి.
* ప్రతి l విలువ ఒక ఉపకర్పరాన్ని సూచిస్తుంది.
* ఒక ఆర్బిటాల్ లేదా ఉపకర్పరాలకు సంబంధించిన l విలువలను సాధారణంగా s, p, d, f సంకేతాలతో సూచిస్తారు.
* అయస్కాంత క్వాంటం సంఖ్యను ml తో సూచిస్తారు.
* అయస్కాంత క్వాంటం సంఖ్య ml, 0 తో కలిపి -l నుంచి +l మధ్య పూర్ణాంక విలువలు కలిగి ఉంటుంది. అంటే ఒక నిర్దిష్ట l విలువకు అయస్కాంత క్వాంటం సంఖ్య ml కు (2l + 1) విలువలు ఉంటాయి.
* s -ఆర్బిటాల్ గోళాకారంగా ఉంటుంది. p - ఆర్బిటాళ్లు డంబెల్, d - ఆర్బిటాళ్లు డబుల్ డంబెల్ ఆకారాల్లో ఉంటాయి.
* ప్రతి ఉపకర్పరంలో గరిష్ఠంగా ఉపకర్పరంలో ఉండే ఆర్బిటాళ్ల సంఖ్యకు రెట్టింపు సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి.
* పసుపు రంగు కాంతిని వెలువరుస్తున్న వీధి దీపాల కాంతిని అధిక రెజల్యూషన్ ఉన్న వర్ణపట మాపనితో పరిశీలించినట్లయితే అందులో చాలా దగ్గరగా ఉన్న రెండు రేఖలు (Doublet) కనిపిస్తాయి.
* క్షార, క్షార మృత్తిక లోహాల వర్ణపటాల్లో ఇలాంటి రేఖలు కనిపిస్తాయి.
* ఎలక్ట్రాన్ ప్రవర్తనను వివరించేందుకు అదనంగా నాలుగో క్వాంటం సంఖ్య ప్రతిపాదించారు. అదే స్పిన్ క్వాంటం సంఖ్య. ఇది ఎలక్ట్రాన్ అభిలక్షణాలను వివరించడానికి తోడ్పడుతుంది. దీన్నిmsతో సూచిస్తారు.
* ms క్వాంటం సంఖ్య ఎలక్ట్రాన్ స్పిన్‌కు ఉండే రెండు రకాల దృగ్విన్యాసాలని (Orientations) సూచిస్తుంది. అవి ఒకటి సవ్యదిశలో ఉండే స్పిన్ (+ 
), మరొకటి అపసవ్యదిశలో ఉండే స్పిన్ ( - ).
* పరమాణువులోని కర్పరాలు, ఉపకర్పరాలు, ఆర్బిటాళ్లలో ఎలక్ట్రాన్ల పంపిణీని ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం అంటారు.
* పౌలీ వర్జన నియమాన్ని అనుసరించి ఒకే పరమాణువుకు చెందిన ఏ రెండు ఎలక్ట్రాన్లకు నాలుగు క్వాంటం సంఖ్యలు సమానంగా ఉండవు.
* ప్రతి ఆర్బిటాల్‌లో గరిష్ఠంగా వ్యతిరేక స్పిన్‌లున్న రెండు ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే ఉంటాయి.
* ఒక కర్పరంలో ఉండే గరిష్ఠ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 2n2. ఇందులో n ప్రధాన క్వాంటం సంఖ్య.
* ఎలక్ట్రాన్లు వివిధ ఆర్బిటాళ్లలో ఆయా ఆర్బిటాళ్ల (n + l) విలువలు పెరిగే క్రమంలో నిండుతాయి.
* ఒకవేళ (n + l) విలువలు సమానంగా ఉన్నట్లయితే n విలువ తక్కువగా ఉండే ఉపకర్పరాన్ని ఎలక్ట్రాన్లు ముందుగా ఆక్రమిస్తాయి.
ఆఫ్‌బౌ నియమం: ఎలక్ట్రాన్ అతితక్కువ శక్తి ఉండే ఆర్బిటాల్‌ను ముందుగా ఆక్రమిస్తుంది.
హుండ్ నియమం: సమశక్తి ఆర్బిటాళ్లలో (degenerated) ఒక్కో ఎలక్ట్రాన్ చేరిన తర్వాతే జతగూడటం జరుగుతుంది.
* నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యాలున్న కాంతి శక్తి మాత్రమే శోషణం లేదా ఉద్గారం చెందడం వల్ల పరమాణు రేఖావర్ణపటం ఏర్పడుతుంది.
* (n + l) విలువలు పెరిగే క్రమాన్ని ఈ విధంగా తెలియజేయవచ్చు.
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p < 8s
* కార్బన్ పరమాణువులో (C) (Z = 6) ఆరు ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. దీని ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం 1s2 2s2 2p2. ఇందులో మొదటి నాలుగు ఎలక్ట్రాన్లు 1s, 2s ఆర్బిటాళ్లలోకి చేరుతాయి. తర్వాతి రెండు ఎలక్ట్రాన్లు వేర్వేరు p ఆర్బిటాళ్లను ఆక్రమిస్తాయి. ఈ రెండు ఎలక్ట్రాన్ల స్పిన్ ఒకేవిధంగా ఉంటుంది.
* 
ఇది కార్బన్ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
శాస్త్రవేత్తల సంక్షిప్త పరిచయం:
సర్ సివి.రామన్: మన దేశానికి చెందిన శాస్త్రవేత్త. నోబెల్ బహుమతి గ్రహీత. ద్రవాలు, వాయువుల్లో జరిగే కాంతి పరిక్షేపణాన్ని వివరించాడు. ఒక ద్రవం వల్ల పరిక్షేపణం చెందిన కాంతి పౌనఃపున్యం, పతనకాంతి పౌనఃపున్యం కంటే ఎక్కువ లేదా తక్కువ ఉంటుందని ప్రయోగపూర్వకంగా కనుక్కున్నారు. దీన్నే రామన్ ఫలితం (Raman Effect) అంటారు. దీన్ని ఉపయోగించి శాస్త్రవేత్తలు అణువుల ఆకారాలను నిర్ధారిస్తారు.
నీల్స్ బోర్: నీల్స్ హెన్రిక్ డేవిడ్ బోర్. ఇతడు ఒక డానిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త. పరమాణు నిర్మాణం, క్వాంటం సిద్ధాంతం గురించి ప్రాథమిక అవగాహనను కల్పించాడు. అందుకుగాను ఇతడికి 1922లో భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్ పురస్కారం అందుకున్నారు. బోర్ ఒక తత్త్వవేత్త, సాంకేతిక పరిశోధనను ముందుకు నడిపించిన వ్యక్తుల్లో ముఖ్యుడు.
మాక్స్ ప్లాంక్ (మాక్స్ కార్ల్ ఎర్నెస్ట్ లుడ్విగ్ ప్లాంక్): ఇతడు జర్మన్ దేశ సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రవేత్త. క్వాంటం సిద్ధాంతం రూపకర్త. భౌతిక శాస్త్ర విభాగంలో 1918లో నోబెల్ పురస్కారం పొందాడు. సైద్ధాంతిక, భౌతిక శాస్త్ర అభివృద్ధికి ప్లాంక్ చాలా సహాయపడ్డారు. కానీ 'క్వాంటం సిద్ధాంతం' రూపకర్తగానే ఎక్కువ గుర్తింపును పొందాడు. పరమాణు, ఉప పరమాణు నిర్మాణాలను గురించి తెలుసుకోవడానికి ఈ సిద్ధాంతం ఎంతగానో తోడ్పడుతుంది.
