რეზერფორდის ატომის კლასიკური მოდელი. რეზერფორდის ექსპერიმენტები

ისინი გახდნენ მნიშვნელოვანი ნაბიჯი ფიზიკის განვითარებაში. რეზერფორდის მოდელს დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა. უფრო ზუსტად და დეტალურად იქნა შესწავლილი ატომი, როგორც სისტემა და მისი შემადგენელი ნაწილაკები. ამან განაპირობა ისეთი მეცნიერების წარმატებული განვითარება, როგორიცაა ბირთვული ფიზიკა.

უძველესი იდეები მატერიის სტრუქტურის შესახებ

ვარაუდი, რომ მიმდებარე სხეულები შედგება პაწაწინა ნაწილაკებისგან, გაჩნდა ძველ დროში. იმდროინდელმა მოაზროვნეებმა ატომი წარმოიდგინეს, როგორც ნებისმიერი ნივთიერების ყველაზე პატარა და განუყოფელი ნაწილაკი. ისინი ამტკიცებდნენ, რომ სამყაროში არაფერია ატომზე მცირე ზომის. ასეთ შეხედულებებს ფლობდნენ ძველი ბერძენი დიდი მეცნიერები და ფილოსოფოსები - დემოკრიტე, ლუკრეციუსი, ეპიკური. ამ მოაზროვნეთა ჰიპოთეზები დღეს გაერთიანებულია სახელწოდებით „ძველი ატომიზმი“.

შუა საუკუნეების წარმოდგენები

ანტიკურობის დროები გავიდა და შუა საუკუნეებში ასევე იყვნენ მეცნიერები, რომლებიც სხვადასხვა ვარაუდს აკეთებდნენ ნივთიერებების სტრუქტურის შესახებ. თუმცა, რელიგიური ფილოსოფიური შეხედულებების გაბატონებამ და ეკლესიის ძალამ ისტორიის იმ პერიოდში თავიდან აიცილა ადამიანის გონების ყოველგვარი მცდელობა და მისწრაფება მატერიალისტური სამეცნიერო დასკვნებისა და აღმოჩენებისკენ. მოგეხსენებათ, შუა საუკუნეების ინკვიზიცია ძალზე არამეგობრულად იქცეოდა იმდროინდელი სამეცნიერო სამყაროს წარმომადგენლებთან. რჩება იმის თქმა, რომ იმდროინდელ ნათელ გონებას ჰქონდა ატომის განუყოფლობის იდეა, რომელიც მოვიდა ანტიკურ დროიდან.

მე-18 და მე-19 საუკუნეების კვლევები

მე-18 საუკუნე აღინიშნა სერიოზული აღმოჩენებით მატერიის ელემენტარული სტრუქტურის სფეროში. დიდწილად, ისეთი მეცნიერების ძალისხმევის წყალობით, როგორებიც არიან ანტუან ლავუაზიე, მიხაილ ლომონოსოვი და ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად, მათ შეძლეს დაემტკიცებინათ, რომ ატომები ნამდვილად არსებობენ. მაგრამ მათი შიდა სტრუქტურის საკითხი ღია დარჩა. მე-18 საუკუნის დასასრული აღინიშნა სამეცნიერო სამყაროში ისეთი მნიშვნელოვანი მოვლენით, როგორიც იყო D.I. მენდელეევის მიერ ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის აღმოჩენა. ეს იყო იმდროინდელი ჭეშმარიტად ძლიერი გარღვევა და ასწია ფარდა იმის გაგებაზე, რომ ყველა ატომს აქვს ერთი ბუნება, რომ ისინი დაკავშირებულია ერთმანეთთან. მოგვიანებით, მე-19 საუკუნეში, კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ნაბიჯი ატომის სტრუქტურის ამოხსნისკენ იყო იმის მტკიცებულება, რომ რომელიმე მათგანი შეიცავს ელექტრონს. მეცნიერთა მუშაობამ ამ პერიოდში ნაყოფიერი ნიადაგი მოამზადა მე-20 საუკუნის აღმოჩენებისთვის.

ტომსონის ექსპერიმენტები

ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯონ ტომსონმა 1897 წელს დაამტკიცა, რომ ატომები შეიცავს ელექტრონებს უარყოფითი მუხტით. ამ ეტაპზე მთლიანად განადგურდა მცდარი მოსაზრებები, რომ ატომი არის ნებისმიერი ნივთიერების გაყოფის ზღვარი. როგორ მოახერხა ტომსონმა ელექტრონების არსებობის დამტკიცება? თავის ექსპერიმენტებში მეცნიერი ელექტროდებს ათავსებდა უაღრესად იშვიათ აირებში და გადასცემდა ელექტრო დენს. შედეგად, კათოდური სხივები გამოჩნდა. ტომსონმა გულდასმით შეისწავლა მათი თვისებები და აღმოაჩინა, რომ ეს არის დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი, რომელიც მოძრაობს უზარმაზარი სიჩქარით. მეცნიერმა შეძლო ამ ნაწილაკების მასის და მათი მუხტის გამოთვლა. მან ასევე გაარკვია, რომ ისინი ვერ გარდაიქმნება ნეიტრალურ ნაწილაკებად, რადგან ელექტრული მუხტი მათი ბუნების საფუძველია. ასე რომ, ტომსონი ასევე იყო ატომის სტრუქტურის მსოფლიოში პირველი მოდელის შემქმნელი. მისი მიხედვით, ატომი არის დადებითად დამუხტული ნივთიერების გროვა, რომელშიც უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები თანაბრად ნაწილდება. ეს სტრუქტურა ხსნის ატომების ზოგად ნეიტრალიტეტს, რადგან საპირისპირო მუხტები აბალანსებს ერთმანეთს. ჯონ ტომსონის ექსპერიმენტები ფასდაუდებელი გახდა ატომის სტრუქტურის შემდგომი შესწავლისთვის. თუმცა ბევრი კითხვა პასუხგაუცემელი დარჩა.

რეზერფორდის კვლევა

ტომსონმა აღმოაჩინა ელექტრონების არსებობა, მაგრამ მან ვერ შეძლო ატომში დადებითად დამუხტული ნაწილაკების პოვნა. გამოასწორა ეს გაუგებრობა 1911 წელს. ექსპერიმენტების დროს, აირებში ალფა ნაწილაკების აქტივობის შესწავლისას, მან აღმოაჩინა, რომ ატომი შეიცავდა დადებითად დამუხტულ ნაწილაკებს. რეზერფორდმა დაინახა, რომ როდესაც სხივები გადის გაზში ან თხელი ლითონის ფირფიტაზე, ნაწილაკების მცირე რაოდენობა მკვეთრად გადახრილია მოძრაობის ტრაექტორიიდან. ისინი ფაქტიურად უკან დააგდეს. მეცნიერმა გამოიცნო, რომ ეს ქცევა აიხსნება დადებითად დამუხტულ ნაწილაკებთან შეჯახებით. ასეთმა ექსპერიმენტებმა ფიზიკოსს საშუალება მისცა შეექმნა რეზერფორდის ატომის სტრუქტურის მოდელი.

პლანეტარული მოდელი

ახლა მეცნიერის იდეები გარკვეულწილად განსხვავდებოდა ჯონ ტომსონის ვარაუდებისგან. განსხვავებული გახდა მათი ატომური მოდელებიც. საშუალება მისცა შეექმნა სრულიად ახალი თეორია ამ სფეროში. მეცნიერის აღმოჩენებს გადამწყვეტი მნიშვნელობა ჰქონდა ფიზიკის შემდგომი განვითარებისთვის. რეზერფორდის მოდელი აღწერს ატომს, როგორც ბირთვს, რომელიც მდებარეობს ცენტრში და ელექტრონები მოძრაობენ მის გარშემო. ბირთვს აქვს დადებითი მუხტი, ხოლო ელექტრონებს - უარყოფითი. რეზერფორდის ატომის მოდელი ითვალისწინებდა ელექტრონების ბრუნვას ბირთვის გარშემო გარკვეული ტრაექტორიების - ორბიტების გასწვრივ. მეცნიერის აღმოჩენამ ხელი შეუწყო ალფა ნაწილაკების გადახრის მიზეზის ახსნას და გახდა სტიმული ატომის ბირთვული თეორიის განვითარებისათვის. რეზერფორდის ატომის მოდელში არის ანალოგია მზის სისტემის პლანეტების მოძრაობასთან მზის გარშემო. ეს არის ძალიან ზუსტი და ნათელი შედარება. ამიტომ, რეზერფორდის მოდელს, რომლის დროსაც ატომი მოძრაობს ბირთვის გარშემო ორბიტაზე, ეწოდა პლანეტარული.

ნილს ბორის ნამუშევრები

ორი წლის შემდეგ დანიელმა ფიზიკოსმა ნილს ბორმა სცადა გაეერთიანებინა იდეები ატომის სტრუქტურის შესახებ სინათლის კვანტურ თვისებებთან. მეცნიერმა გამოიყენა რეზერფორდის ატომის ბირთვული მოდელი, როგორც საფუძველი მისი ახალი თეორიისთვის. ბორის თანახმად, ატომები ბრუნავენ ბირთვის გარშემო წრიულ ორბიტებში. მოძრაობის ეს ტრაექტორია იწვევს ელექტრონების აჩქარებას. გარდა ამისა, ამ ნაწილაკების კულონის ურთიერთქმედება ატომის ცენტრთან თან ახლავს ენერგიის შექმნას და ხარჯვას ელექტრონების მოძრაობით წარმოქმნილი სივრცითი ელექტრომაგნიტური ველის შესანარჩუნებლად. ასეთ პირობებში, უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკები ოდესღაც ბირთვში უნდა მოხვდეს. მაგრამ ეს არ ხდება, რაც მიუთითებს ატომების, როგორც სისტემების უფრო დიდ სტაბილურობაზე. ნილს ბორი მიხვდა, რომ კლასიკური თერმოდინამიკის კანონები, რომლებიც აღწერილია მაქსველის განტოლებებით, არ მუშაობს შიდაატომურ პირობებში. მაშასადამე, მეცნიერმა საკუთარ თავს დაავალა გამოეტანა ახალი კანონები, რომლებიც ძალაში იქნებოდა ელემენტარული ნაწილაკების სამყაროში.

ბორის პოსტულატები

დიდწილად იმის გამო, რომ რეზერფორდის მოდელი არსებობდა, ატომი და მისი კომპონენტები კარგად იყო შესწავლილი, ნილს ბორმა შეძლო მიუახლოვდა თავისი პოსტულატების შექმნას. პირველ მათგანში ნათქვამია, რომ ატომს აქვს ენერგია, რომელშიც ის არ ცვლის თავის ენერგიას, ხოლო ელექტრონები ორბიტებზე მოძრაობენ ტრაექტორიის შეცვლის გარეშე. მეორე პოსტულატის მიხედვით, როდესაც ელექტრონი ერთი ორბიტიდან მეორეზე გადადის, ენერგია გამოიყოფა ან შეიწოვება. იგი უდრის სხვაობას ატომის წინა და შემდგომი მდგომარეობების ენერგიას შორის. უფრო მეტიც, თუ ელექტრონი გადახტება ბირთვთან უფრო ახლოს ორბიტაზე, მაშინ ხდება გამოსხივება და პირიქით. იმისდა მიუხედავად, რომ ელექტრონების მოძრაობა ნაკლებად ჰგავს ორბიტალურ ტრაექტორიას, რომელიც მდებარეობს მკაცრად წრეში, ბორის აღმოჩენამ შესაძლებელი გახადა ხაზოვანი სპექტრის არსებობის შესანიშნავი ახსნა. ცხოვრობდა გერმანიაში, დაადასტურა ნილს ბორის სწავლება ატომის სტაციონარული, სტაბილური მდგომარეობების არსებობისა და ატომური ენერგიის მნიშვნელობების შეცვლის შესაძლებლობის შესახებ.

ორი მეცნიერის თანამშრომლობა

სხვათა შორის, რეზერფორდმა დიდი ხნის განმავლობაში ვერ დაადგინა, მეცნიერები მარსდენი და გეიგერი ცდილობდნენ გადაემოწმებინათ ერნესტ რეზერფორდის განცხადებები და დეტალური და საფუძვლიანი ექსპერიმენტებისა და გამოთვლების შედეგად მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ბირთვი არის ყველაზე დიდი. ატომის მნიშვნელოვანი მახასიათებელი და მთელი მისი მუხტი მასშია კონცენტრირებული. შემდგომში დადასტურდა, რომ ბირთვული მუხტის მნიშვნელობა რიცხობრივად უდრის ელემენტის რიგით რიცხვს D.I. მენდელეევის ელემენტების პერიოდულ სისტემაში. საინტერესოა, რომ ნილს ბორი მალევე შეხვდა რეზერფორდს და მთლიანად დაეთანხმა მის შეხედულებებს. შემდგომში მეცნიერები ერთსა და იმავე ლაბორატორიაში დიდი ხნის განმავლობაში მუშაობდნენ. რეზერფორდის მოდელი, ატომი, როგორც სისტემა, რომელიც შედგება ელემენტარული დამუხტული ნაწილაკებისგან - ეს ყველაფერი ნილს ბორმა სამართლიანად მიიჩნია და თავისი ელექტრონული მოდელი სამუდამოდ გვერდზე გადადო. მეცნიერთა ერთობლივი სამეცნიერო მოღვაწეობა ძალიან წარმატებული იყო და ნაყოფი გამოიღო. თითოეულმა მათგანმა შეისწავლა ელემენტარული ნაწილაკების თვისებები და გააკეთა მეცნიერებისთვის მნიშვნელოვანი აღმოჩენები. მოგვიანებით რეზერფორდმა აღმოაჩინა და დაამტკიცა ბირთვული დაშლის შესაძლებლობა, მაგრამ ეს სხვა სტატიის თემაა.

ატომური სტრუქტურა

მუხტის, მასის და ენერგიის ერთეულები ატომურ ფიზიკაში.

ამრიგად, ნებისმიერი ნაწილაკების მუხტი ყოველთვის შეიცავს ელემენტარული მუხტების მთელ რიცხვს. ატომური ზომის ნაწილაკისთვის ეს მთელი რიცხვი ასევე მცირე იქნება. ამის გათვალისწინებით, ატომურ ფიზიკაში მოსახერხებელია ელემენტარული მუხტის e = 1,60 10-19 C ელექტრული მუხტის ერთეულის მიღება. ატომურ ფიზიკაში მასის ერთეული მიიღება ნახშირბადის 12C იზოტოპის ატომის მასის 1/12-ად. ამ იზოტოპის ატომური მასა არის 12, ხოლო მოლური მასა M = 12 10-3 კგ/მოლი. მაშასადამე, ატომური მასის ერთეული (a.m.u.) უდრის

ატომური მასის ერთეული ასევე შეიძლება განისაზღვროს, როგორც 1 ატომური მასის მქონე ელემენტის ატომის მასა. მაშასადამე, ატომის მასა (უფრო ზუსტად, მისი საშუალო მნიშვნელობა), გამოხატული ატომური მასის ერთეულებში, უდრის ატომურ მასას. ელემენტის.

გაითვალისწინეთ, რომ ელემენტი, რომლის ატომური მასა ტოლია, ბუნებაში არ არსებობს. წყალბადის ატომური მასა ერთიანობასთან ახლოსაა, მაგრამ ოდნავ მეტი: ის უდრის 1,008-ს. ასე რომ, ყველაზე მსუბუქი ატომის მასა არის 1,008 ა. ჭამე.

ატომურ ფიზიკაში მიღებული ენერგიის ერთეული არის ენერგია, რომელსაც იღებს ნაწილაკი მუხტით e (მაგალითად, ელექტრონი) პოტენციური სხვაობის გავლისას 1 ვ. ამ ერთეულს ეწოდება ელექტრონვოლტი და აღინიშნება eV. ელექტრულ ველში მოძრაობისას მუხტის მიერ მიღებული ენერგია უდრის მუხტის ნამრავლს და პოტენციურ განსხვავებას ბილიკის საწყის და დასასრულ წერტილებს შორის, შესაბამისად
1 eV=1.6 10-19 C 1V=1.6 10-19J.
ელექტრონვოლტის განმარტებიდან გამომდინარეობს, რომ U [V] პოტენციური სხვაობით აჩქარებულ ელექტრონს აქვს ენერგია რიცხობრივად U [eV]-ის ტოლი. 2e მუხტის მქონე იონი, რომელმაც გაიარა იგივე პოტენციური სხვაობა, იძენს ენერგიას 2U [eV] და ა.შ.

არა მხოლოდ დამუხტული, არამედ ნეიტრალური ნაწილაკების ენერგია შეიძლება გაიზომოს ელექტრონვოლტებში. მაგალითად, ელექტრონ ვოლტებში გამოვსახოთ ჟანგბადის ატომის ენერგია (m=16 amu), რომელიც მოძრაობს v=103 მ/წმ სიჩქარით:

ასევე გამოიყენება ელექტრონვოლტის ჯერადი ერთეულები:
1 კევ=103 ევ, 1 მევ=106 ევ, 1 გევ=109 ევ, 1 ტევ=1012 ევ.

რეზერფორდ-ბორის ატომის მოდელი.

ყველა მატერია შედგება ელემენტარული ნაწილაკებისგან. მაგრამ მატერია არ შედგება უშუალოდ ელემენტარული ნაწილაკებისგან. სამშენებლო ბლოკები ან ელემენტები, საიდანაც აგებულია მთელი მატერია, არის ატომები. 1912 წლამდე მეცნიერები ატომს წარმოადგენდნენ, როგორც დადებითად დამუხტული ბურთი, რომელიც შეიცავს უარყოფითად დამუხტულ ელექტრონებს. დიზაინი, კექსის მსგავსი ელექტრონული ქიშმიშით, შემოგვთავაზეს ტომსონების სახელების, ჯოზეფ ჯონის და უილიამ ლორდ კელვინის მიერ.

ზოგადად, ასეთ ატომში დადებითი და უარყოფითი მუხტები კომპენსირებულია და ატომი ელექტრონულად ნეიტრალურია. ითვლებოდა, რომ ატომის მთელი მასა კონცენტრირებულია ელექტრონებში. ვინაიდან ელექტრონი ატომზე ბევრად მსუბუქია, უმარტივესი ატომებიც კი ათასობით ელექტრონს უნდა შეიცავდეს.

1909 წელს რეზერფორდმა იმდროინდელ ახალგაზრდა ფიზიკოს მარსდენს დაავალა ალფა სხივების გაფანტვის შესწავლა, როდესაც ისინი თხელ ლითონის ფირფიტებში გადიოდნენ. ელემენტარული ნაწილაკების უმეტესობამ განიცადა მცირე გადახრები ფირფიტების გავლის შემდეგ. თუმცა, მარსდენმა შეძლო ძალიან ძლიერად გადახრილი ნაწილაკების აღმოჩენა. მართალია, ძალიან ცოტა იყო, მაგრამ გასაკვირი იყო, რომ ისინი საერთოდ არსებობდნენ. რა თქმა უნდა, მარსდენს შეეძლო ეს წარმოედგინა. ალფა ნაწილაკების დასარეგისტრირებლად გამოიყენეს სპინტარისკოპი - პატარა გამჭვირვალე ეკრანი დაფარული სპეციალური ფლუორესცენტური ნივთიერებით. როდესაც ელემენტარული ნაწილაკი ხვდება ასეთ ეკრანს, ხდება სუსტი ხვნა. ფლეშ ძალიან მცირე და სუსტია. მას მიკროსკოპით აკვირდებიან. თვალმა რომ შეამჩნია, ადამიანი სიბნელეს უნდა შეეგუოს. ამისთვის სანამ მუშაობას დაიწყებს, ანუ ციმციმების რეგისტრაციას და დათვლას, სრულ სიბნელეში უნდა იჯდეს ნახევარი საათი. ამიტომ, ბუნებრივია ვივარაუდოთ, რომ მარსდენი შეიძლება შეცდა.

რეზერფორდი მარსდენს სთხოვს გაიმეოროს ექსპერიმენტები, მაგრამ ამჯერად კონკრეტულად დააკვირდეს ნაწილაკებს, რომლებმაც მიიღეს დიდი გადახრა 90°-მდე.

როდესაც, რამდენიმე დღის შემდეგ, მარსდენი შევიდა რეზერფორდის კაბინეტში და თქვა: „ასეთი ნაწილაკებია“, რეზერფორდმა გაკვირვებულმა დააგდო ტელეფონი. რეზერფორდი, თუმცა მან შესთავაზა მარსდენს ამ ექსპერიმენტების ჩატარება, თავად არ ელოდა ასეთ შედეგს.

რეზერფორდმა მოგვიანებით გაიხსენა: ეს იყო ყველაზე წარმოუდგენელი მოვლენა ჩემს ცხოვრებაში. ეს თითქმის ისეთივე წარმოუდგენელი იყო, როგორც 15 დიუმიანი ჭურვის სროლა ქაღალდის ნაჭერზე და ჭურვის უკან დაბრუნება და დარტყმა.".

ექსპერიმენტები კვლავ გადამოწმდა, მაგრამ ამჯერად გეიგერი შეუერთდა ექსპერიმენტებს. ფენომენი ექსპერიმენტულად იქნა შესწავლილი და ექსპერიმენტული მასალები იმავე წელს გამოქვეყნდა. თუმცა, შედეგების მნიშვნელობა იდუმალი იყო. ტომსონის ატომმა ვერ შეაჩერა ალფა ნაწილაკი, რომელიც დიდი სიჩქარით მიფრინავს.

1911 წელს რეზერფორდმა გამოაქვეყნა სტატია „ალფა და ბეტა ნაწილაკების გაფანტვა მატერიის მიერ და ატომის სტრუქტურა“, სადაც მან შესთავაზა ატომის თავისი ცნობილი პლანეტარული მოდელი.

პატარა, ძალიან მასიური დადებითად დამუხტული ბირთვი, საიდანაც ალფა ნაწილაკი გადმოხტა აღწერილ ექსპერიმენტებში, მდებარეობს რეზერფორდის ატომის ცენტრში. სინათლის უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები ბირთვის გარშემო ბრუნავენ. ატომის შიგნით არსებული სივრცის უმეტესი ნაწილი სავსეა სიცარილით. მთლიანობაში, მოდელი ძალიან ჰგავს ჩვენს მზის სისტემას.

რეზერფორდის დიდი სინანულით, სტატიას დუმილით შეხვდნენ. რათერფორდს, რა თქმა უნდა, ესმოდა რატომ. მისი ატომი ხანმოკლე იყო. ელექტრონი, რომელიც ბრუნავს ბირთვის გარშემო, უნდა ასხივებდეს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს და შედეგად დაკარგოს ენერგია. ამავდროულად, მისი სიჩქარე უნდა შემცირდეს და ის უნდა დაეცეს ბირთვს. თუმცა, გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ ბუნებაში თითქმის ყველა ატომი სტაბილურია.

ნილს ბორმა გამოასწორა სიტუაცია.

ბორის თეორია

ბორის პოსტულატები ბუნებით მსგავსია კეპლერის კანონებთან, რომელთაგან ასევე სამია. ორივე არის გამოცნობილი ნიმუში, რომელიც მიღებულია ექსპერიმენტული ფაქტების საფუძველზე. კეპლერისთვის ალბათ უფრო რთული იყო. მაგალითად, როგორ შეიძლება მიაღწიოს შედეგს, რომ (ფორმულა)? მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ნიუტონმა ჩამოაყალიბა მექანიკის კანონები, გახდა შესაძლებელი კეპლერის კანონების ახსნა.

რეზერფორდის მოდელის მთავარი ნაკლი იყო ის, რომ ელექტრონი, რომელიც მოძრაობს ბირთვის გარშემო წრიულ ორბიტაზე, უნდა ასხივებდეს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, მაგრამ მტკიცებულებები ვარაუდობენ, რომ ეს ასე არ არის. მეცნიერებმა, მათ შორის რეზერფორდმა, ვერ ახსნა ეს წინააღმდეგობა. ბორმაც ეს ვერ შეძლო. მან უბრალოდ მხარი დაუჭირა ფაქტებს: რადგან ელექტრონები არ ასხივებენ, ასეც უნდა იყოს. ასე გაჩნდა პირველი პოსტულატი. საერთო ჯამში, როგორც უკვე ვთქვით, სამი მათგანია.

ბორის პოსტულატები

1. ელექტრონები მოძრაობენ ატომში სტაციონარულ ორბიტებში, ხოლო ისინი არ ასხივებენ და არ შთანთქავენ ენერგიას.

2. სტაციონარული ორბიტები იქნება ის, რისთვისაც ელექტრონის კუთხური იმპულსი იქნება mvrუდრის მთელ რიცხვს.

, სადაც k = 1, 2, 3, 4...

3. ერთი ორბიტიდან მეორეზე გადაადგილებისას ელექტრონი გამოყოფს ან შთანთქავს ენერგიას ფოტონის სახით.

უფრო შორეულ ორბიტებში ყოფნისას ელექტრონს მეტი ენერგია აქვს, ამიტომ, ბირთვთან უფრო ახლოს ორბიტაზე გადაადგილებისას, ის ასხივებს ერთ ფოტონს ენერგიით.

როდესაც ატომი შთანთქავს ფოტონს, ელექტრონი შეიძლება გაიზარდოს უფრო მაღალ დონეზე.

წყალბადის ატომის ზომები

ელექტრონი, რომელიც ბრუნავს ბირთვის გარშემო, განიცდის კულონის მიზიდულობის ძალას მის მიმართ:

სად არის ატომური ბირთვის მუხტი ატომური რიცხვით Z.

ეს ძალა, ნიუტონის მეორე კანონის შესაბამისად, თანაბარი უნდა იყოს, ამიტომ: ან .

ბორის მეორე პოსტულატი გვეუბნება, რომ ორბიტის რადიუსი არ შეიძლება იყოს თვითნებური, მაგრამ უნდა დაემორჩილოს განტოლებას:

სადაც აღვნიშნავთ kth სტაციონალურ ორბიტას. აქედან ვიღებთ

.

მივიღეთ Z სერიული ნომრის მქონე ატომის kth სტაციონარული ორბიტის რადიუსი. წყალბადისთვის Z=1. ვიპოვოთ პირველი (k = 1) ყველაზე შიდა ორბიტის რადიუსი, რომელშიც ელექტრონს აქვს მინიმალური ენერგია.

შესაბამისად, წყალბადის ატომის დიამეტრი დაახლოებით უდრის, რაც კარგად შეესაბამება ექსპერიმენტულ მონაცემებს.

ვიპოვოთ kth ორბიტაზე მყოფი ელექტრონის ენერგია.

მისი ენერგია შედგება ორბიტაზე მოძრაობის კინეტიკური ენერგიისა და ბირთვთან ურთიერთქმედების პოტენციური ელექტროსტატიკური ენერგიისგან.

>> ატომის სტრუქტურა. რეზერფორდის ექსპერიმენტები

თავი 12. ატომური ფიზიკა

ატომის რთული სტრუქტურის აღმოჩენა არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპი თანამედროვე ფიზიკის განვითარებაში, რამაც კვალი დატოვა მის შემდგომ განვითარებაზე. ატომის სტრუქტურის რაოდენობრივი თეორიის შექმნის პროცესში, რამაც შესაძლებელი გახადა ატომური სპექტრების ახსნა, აღმოაჩინეს მიკრონაწილაკების მოძრაობის ახალი კანონები - კვანტური მექანიკის კანონები.

§ 93 ატომის სტრუქტურა. რუტერფორდის ექსპერიმენტები

ტომსონის მოდელი.მეცნიერები მაშინვე არ მივიდნენ სწორ იდეებამდე ატომის სტრუქტურის შესახებ. ატომის პირველი მოდელი შემოგვთავაზა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯ.ჯ.ტომსონმა, რომელმაც აღმოაჩინა ელექტრონი. ტომსონის აზრით, ატომის დადებითი მუხტი იკავებს ატომის მთელ მოცულობას და ნაწილდება ამ მოცულობაში მუდმივი სიმკვრივით. უმარტივესი ატომი - წყალბადის ატომი - არის დადებითად დამუხტული ბურთი, რომლის რადიუსია დაახლოებით 10 -8 სმ, რომლის შიგნით არის ელექტრონი. უფრო რთულ ატომებს აქვთ რამდენიმე ელექტრონი დადებითად დამუხტულ ბურთში, ასე რომ, ატომი კექსის მსგავსია, რომელშიც ელექტრონები ქიშმიშის როლს ასრულებენ.

თუმცა, ტომსონის ატომის მოდელი სრულ წინააღმდეგობაში აღმოჩნდა იმ დროისთვის უკვე ცნობილ ატომის თვისებებთან, რომელთაგან მთავარი იყო სტაბილურობა.

რეზერფორდის ექსპერიმენტები.ელექტრონების მასა რამდენიმე ათასჯერ ნაკლებია ატომების მასაზე. ვინაიდან ატომი მთლიანობაში ნეიტრალურია, ამიტომ ატომის მასის უმეტესი ნაწილი მის დადებითად დამუხტულ ნაწილშია.

ატომის შიგნით დადებითი მუხტის და, შესაბამისად, მასის განაწილების ექსპერიმენტულად შესასწავლად ერნესტ რეზერფორდმა 1906 წელს შესთავაზა ატომის გამოკვლევის გამოყენება -ნაწილაკების გამოყენებით. ეს ნაწილაკები წარმოიქმნება რადიუმის და ზოგიერთი სხვა ელემენტის დაშლისგან. მათი მასა დაახლოებით 8000-ჯერ აღემატება ელექტრონის მასას და მათი დადებითი მუხტი სიდიდით უდრის ელექტრონის მუხტის ორჯერ. ეს სხვა არაფერია თუ არა სრულად იონიზირებული ჰელიუმის ატომები. -ნაწილაკების სიჩქარე ძალიან მაღალია: სინათლის სიჩქარის 1/15-ია.

რეზერფორდმა დაბომბა მძიმე ელემენტების ატომები ამ ნაწილაკებით. მათი დაბალი მასის გამო ელექტრონები შესამჩნევად ვერ ცვლიან ნაწილაკების ტრაექტორიას, ისევე როგორც კენჭი, რომელიც რამდენიმე ათეულ გრამს იწონის მანქანასთან შეჯახებისას, ვერ ცვლის მის სიჩქარეს.

რეზერფორდ ერნესტი (1871 - 1937)- დიდი ინგლისელი ფიზიკოსი, ახალი ზელანდიის მკვიდრი. თავისი ექსპერიმენტული აღმოჩენებით მან საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე დოქტრინას ატომის აგებულებისა და რადიოაქტიურობის შესახებ. ის იყო პირველი, ვინც შეისწავლა რადიოაქტიური ნივთიერებების შემადგენლობა. მან აღმოაჩინა ატომის ბირთვი და პირველად განახორციელა ატომის ბირთვების ხელოვნური ტრანსფორმაცია. მის მიერ ჩატარებული ყველა ექსპერიმენტი ფუნდამენტური ხასიათისა იყო და გამოირჩეოდა განსაკუთრებული სიმარტივით და სიცხადით.

ნაწილაკების გაფანტვა (მოძრაობის მიმართულების შეცვლა) შეიძლება გამოწვეული იყოს მხოლოდ ატომის დადებითად დამუხტული ნაწილით. ამრიგად, ნაწილაკების გაფანტვის შედეგად შესაძლებელია განისაზღვროს ატომის შიგნით დადებითი მუხტისა და მასის განაწილების ხასიათი. რეზერფორდის ექსპერიმენტების სქემა ნაჩვენებია ნახაზზე 12.1.

რადიოაქტიური პრეპარატი, როგორიცაა რადიუმი, მოთავსებული იყო ტყვიის ცილინდრის l შიგნით, რომლის გასწვრივ იყო გაბურღული ვიწრო არხი. არხიდან ნაწილაკების სხივი დაეცა შესასწავლი მასალისგან (ოქრო, სპილენძი და ა.შ.) დამზადებულ თხელ ფოლგა 2-ზე. გაფანტვის შემდეგ, ნაწილაკები დაეცა თუთიის სულფიდით დაფარული გამჭვირვალე ეკრანზე 3. თითოეული ნაწილაკების ეკრანთან შეჯახებას თან ახლდა სინათლის ციმციმი (სცინტილაცია), რომლის დაკვირვებაც შეიძლებოდა მიკროსკოპით 4. მთელი მოწყობილობა მოთავსებული იყო ჭურჭელში, საიდანაც ჰაერის ევაკუაცია მოხდა.

მოწყობილობის შიგნით კარგი ვაკუუმით და ფოლგის არარსებობის შემთხვევაში, ეკრანზე გამოჩნდა მსუბუქი წრე, რომელიც შედგებოდა ნაწილაკების თხელი სხივით გამოწვეული ცინცილაციებისგან. მაგრამ როდესაც კილიტა სხივის გზაზე იყო მოთავსებული, ნაწილაკები, გაფანტვის გამო, ნაწილდებოდა ეკრანზე უფრო დიდი ფართობის წრეზე.

ექსპერიმენტული წყობის შეცვლით, რეზერფორდი ცდილობდა გამოეჩინა β-ნაწილაკების გადახრა დიდი კუთხით. ამისათვის მან ფოლგას გარს შემოუარა სცინტილაციური ეკრანებით და დაადგინა ციმციმების რაოდენობა თითოეულ ეკრანზე. სრულიად მოულოდნელად, აღმოჩნდა, რომ ნაწილაკების მცირე რაოდენობა (დაახლოებით ორი ათასიდან ერთი) გადახრილი იქნა 90°-ზე მეტი კუთხით. მოგვიანებით რეზერფორდმა აღიარა, რომ თავის სტუდენტებს შესთავაზა ექსპერიმენტი ჩაეტარებინათ β-ნაწილაკების გაფანტვა დიდი კუთხით, მას თავად არ სჯეროდა დადებითი შედეგის. ”ეს თითქმის ისეთივე წარმოუდგენელია,” თქვა რეზერფორდმა, ”თითქოს 15 დიუმიანი ჭურვი ესროლე ქაღალდის ნაჭერს და ჭურვი უკან დაბრუნდა და დაგეჯახა.”

ფაქტობრივად, შეუძლებელი იყო ამ შედეგის პროგნოზირება ტომსონის მოდელის საფუძველზე. როდესაც ატომში ნაწილდება, დადებითი მუხტი ვერ შექმნის საკმარისად ძლიერ ელექტრულ ველს, რომ ნაწილაკი უკან გადააგდოს. მაქსიმალური მოგერიების ძალა შეიძლება განისაზღვროს კულონის კანონით:

სადაც q არის ნაწილაკების მუხტი; q არის ატომის დადებითი მუხტი; R არის მისი რადიუსი; k - პროპორციულობის კოეფიციენტი. ერთნაირად დამუხტული ბურთის ელექტრული ველის სიძლიერე მაქსიმალურია ბურთის ზედაპირზე და მცირდება ნულამდე, როცა ის ცენტრს უახლოვდება. ამიტომ, რაც უფრო მცირეა R რადიუსი, მით მეტია ძალა, რომელიც აცილებს ნაწილაკებს.

ატომის ბირთვის ზომის განსაზღვრა.რეზერფორდიმიხვდა, რომ ნაწილაკის უკან გადაგდება მხოლოდ მაშინ შეიძლებოდა, თუ ატომის დადებითი მუხტი და მისი მასა კონცენტრირებული იქნებოდა სივრცის ძალიან მცირე რეგიონში. ასე მივიდა რეზერფორდმა ატომური ბირთვის არსებობის იდეა - პატარა სხეული, რომელშიც კონცენტრირებულია ატომის თითქმის მთელი მასა და მთელი დადებითი მუხტი.

სურათი 12.2 გვიჩვენებს ალფა ნაწილაკების ტრაექტორიებს, რომლებიც დაფრინავენ ბირთვიდან სხვადასხვა მანძილზე.

სხვადასხვა კუთხით მიმოფანტული ნაწილაკების რაოდენობის დათვლით, რეზერფორდმა შეძლო ბირთვის ზომის შეფასება. აღმოჩნდა, რომ ბირთვს აქვს 10 -12 -10 -13 სმ რიგის დიამეტრი (სხვადასხვა ბირთვებისთვის დიამეტრი განსხვავებულია). თავად ატომის ზომა არის 10-8 სმ, ანუ 10-100 ათასი ჯერ აღემატება ბირთვის ზომას. შემდგომში შესაძლებელი გახდა ბირთვის მუხტის დადგენა. იმ პირობით, რომ ელექტრონის მუხტი მიიღება როგორც ერთი, ბირთვის მუხტი ზუსტად უდრის D.I. მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში მოცემული ქიმიური ელემენტის რაოდენობას.

ატომის პლანეტარული მოდელი.რეზერფორდმა თავისი ექსპერიმენტების საფუძველზე შექმნა ატომის პლანეტარული მოდელი. ატომის ცენტრში არის დადებითად დამუხტული ბირთვი, რომელშიც კონცენტრირებულია ატომის თითქმის მთელი მასა. ზოგადად, ატომი ნეიტრალურია. ამრიგად, ატომშიდა ელექტრონების რაოდენობა, ისევე როგორც ბირთვის მუხტი, უდრის ელემენტის ატომურ რიცხვს პერიოდულ სისტემაში. ცხადია, რომ ელექტრონები ატომის შიგნით ვერ ისვენებენ, რადგან ისინი ბირთვს დაეცემა. ისინი მოძრაობენ ბირთვის გარშემო, ისევე როგორც პლანეტები ბრუნავენ მზის გარშემო. ელექტრონების მოძრაობის ეს ბუნება განისაზღვრება ბირთვიდან კულონის მიმზიდველი ძალების მოქმედებით.

წყალბადის ატომში მხოლოდ ერთი ელექტრონი მოძრაობს ბირთვის გარშემო. წყალბადის ატომის ბირთვს აქვს დადებითი მუხტი, რომელიც ტოლია ელექტრონის მუხტის სიდიდით და მასა ელექტრონის მასაზე დაახლოებით 1836,1-ჯერ მეტია. ამ ბირთვს პროტონი ეწოდა და დაიწყო ელემენტარულ ნაწილაკად მიჩნევა. წყალბადის ატომის ზომა არის მისი ელექტრონის ორბიტის რადიუსი (ნახ. 12.3).

ატომის მარტივ და ვიზუალურ პლანეტურ მოდელს აქვს პირდაპირი ექსპერიმენტული საფუძველი. როგორც ჩანს, აბსოლუტურად აუცილებელია ნაწილაკების გაფანტვის შესახებ ექსპერიმენტების ახსნა. მაგრამ ამ მოდელის საფუძველზე შეუძლებელია ატომის არსებობის ფაქტის, მისი სტაბილურობის ახსნა. ყოველივე ამის შემდეგ, ელექტრონების მოძრაობა ორბიტებში ხდება აჩქარებით და საკმაოდ მნიშვნელოვანი. მაქსველის ელექტროდინამიკის კანონების მიხედვით, აჩქარებული მუხტი უნდა ასხივებდეს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს სიხშირით, რომელიც ტოლია მისი ბრუნვის სიხშირის ბირთვის გარშემო. რადიაციას თან ახლავს ენერგიის დაკარგვა. ენერგიის დაკარგვისას ელექტრონები უნდა მიუახლოვდნენ ბირთვს, ისევე როგორც თანამგზავრი უახლოვდება დედამიწას ზედა ატმოსფეროში დამუხრუჭებისას. როგორც ნიუტონის მექანიკაზე და მაქსველის ელექტროდინამიკაზე დაფუძნებული მკაცრი გამოთვლები აჩვენებს, ელექტრონი უნდა მოხვდეს ბირთვზე უმნიშვნელო დროში (დაახლოებით 10-8 წმ). ატომმა უნდა შეწყვიტოს არსებობა.

სინამდვილეში, მსგავსი არაფერი ხდება. ატომები სტაბილურია და აუღელვებელ მდგომარეობაში შეიძლება არსებობდეს განუსაზღვრელი ვადით, საერთოდ ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივების გარეშე.

დასკვნა, რომელიც არ შეესაბამება გამოცდილებას, ატომის გარდაუვალი სიკვდილის შესახებ რადიაციის შედეგად ენერგიის დაკარგვის გამო, არის კლასიკური ფიზიკის კანონების გამოყენების შედეგი ატომის შიგნით მომხდარ ფენომენებზე. აქედან გამომდინარეობს, რომ კლასიკური ფიზიკის კანონები არ გამოიყენება ასეთ ფენომენებზე.

რეზერფორდმა შექმნა ატომის პლანეტარული მოდელი: ელექტრონები ბრუნავენ ბირთვის გარშემო, ისევე როგორც პლანეტები ბრუნავს მზის გარშემო. ეს მოდელი მარტივია, გამართლებულია ექსპერიმენტულად, მაგრამ არ ხსნის მოცულობის სტაბილურობას.

1. რატომ არ ახდენს ატომის უარყოფითად დამუხტულ ნაწილაკებს შესამჩნევი გავლენა -ნაწილაკების გაფანტვაზე!

2. რატომ არ შეიძლებოდა -ნაწილაკების გაფანტვა დიდი კუთხით, თუ ატომის დადებითი მუხტი მთელ მოცულობაზე იყო განაწილებული!

3. რატომ არ ეთანხმება ატომის პლანეტარული მოდელი კლასიკური ფიზიკის კანონებს!

Myakishev G. Ya., ფიზიკა. მე-11 კლასი: საგანმანათლებლო. ზოგადი განათლებისთვის ინსტიტუტები: ძირითადი და პროფილი. დონეები / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; რედაქტორი ვ.ი.ნიკოლაევა, ნ.ა.პარფენტიევა. - მე-17 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი - მ.: განათლება, 2008. - 399გვ.: ილ.

ფიზიკის გაკვეთილის ჩანაწერების კრებული ჩამოტვირთეთ, კალენდარი და თემატური დაგეგმვა, სახელმძღვანელოები ყველა საგნისთვის ონლაინ

გაკვეთილის შინაარსი გაკვეთილის შენიშვნებიდამხმარე ჩარჩო გაკვეთილის პრეზენტაციის აჩქარების მეთოდები ინტერაქტიული ტექნოლოგიები ივარჯიშე ამოცანები და სავარჯიშოები თვითშემოწმების სემინარები, ტრენინგები, შემთხვევები, კვესტები საშინაო დავალების განხილვის კითხვები რიტორიკული კითხვები სტუდენტებისგან ილუსტრაციები აუდიო, ვიდეო კლიპები და მულტიმედიაფოტოები, ნახატები, გრაფიკა, ცხრილები, დიაგრამები, იუმორი, ანეგდოტები, ხუმრობები, კომიქსები, იგავი, გამონათქვამები, კროსვორდები, ციტატები დანამატები რეფერატებისტატიების ხრიკები ცნობისმოყვარე საწოლებისთვის სახელმძღვანელოები ძირითადი და ტერმინების დამატებითი ლექსიკონი სხვა სახელმძღვანელოების და გაკვეთილების გაუმჯობესებასახელმძღვანელოში არსებული შეცდომების გასწორებასახელმძღვანელოში ფრაგმენტის განახლება, გაკვეთილზე ინოვაციის ელემენტები, მოძველებული ცოდნის ახლით ჩანაცვლება მხოლოდ მასწავლებლებისთვის სრულყოფილი გაკვეთილებიწლის კალენდარული გეგმა, მეთოდოლოგიური რეკომენდაციები, სადისკუსიო პროგრამები ინტეგრირებული გაკვეთილები

ამ გაკვეთილის თემაა „ატომების მოდელები. რეზერფორდის გამოცდილება. ” აქ გავიგებთ, როგორ შეისწავლეს მეცნიერებმა ატომების რთული სტრუქტურა, როგორ იპოვეს ამ თეორიის ახსნა და სად გამოიყენება დღეს მიღებული ცოდნა. ჩვენ ასევე განვიხილავთ, თუ როგორ შეიძლება გამოყენებულ იქნას რეზერფორდის ექსპერიმენტი ატომის მოდელის შესასწავლად.

წინა გაკვეთილზე ვისაუბრეთ იმაზე, რომ რადიოაქტიურობა წარმოქმნის სხვადასხვა სახის გამოსხივებას: a-, b- და g- სხივებს. გამოჩნდა ინსტრუმენტი, რომლითაც შესაძლებელი გახდა ატომის სტრუქტურის შესწავლა.

მას შემდეგ რაც გაირკვა, რომ ატომს ასევე აქვს რთული სტრუქტურა, რატომღაც სტრუქტურირებულია სპეციალურად, საჭირო იყო ატომის სტრუქტურის გამოკვლევა, ახსნა, თუ როგორ არის აგებული, რისგან შედგება. ასე რომ, მეცნიერებმა დაიწყეს ეს კვლევა.

გამოითქვა პირველი იდეები რთული სტრუქტურის შესახებ ტომსონი, რომელმაც აღმოაჩინა ელექტრონი 1897 წელს. 1903 წელს ტომსონმა პირველად შემოგვთავაზა ატომის მოდელი. ტომსონის თეორიის თანახმად, ატომი იყო ბურთი, რომელსაც დადებითი მუხტი ჰქონდა მთელი მოცულობის განმავლობაში. შიგნით კი, როგორც მცურავი ელემენტები, იყო ელექტრონები. ზოგადად, ტომსონის მიხედვით, ატომი ელექტრული ნეიტრალური იყო, ანუ ასეთი ატომის მუხტი 0-ის ტოლი იყო. ელექტრონების უარყოფითი მუხტები ანაზღაურებდნენ თავად ატომის დადებით მუხტს. ატომის ზომა იყო დაახლოებით 10-10 მ. ტომსონის მოდელს ეწოდა „პუდინგი ქიშმიშით“: თავად „პუდინგი“ არის ატომის დადებითად დამუხტული „სხეული“, ხოლო „ქიშმიში“ არის ელექტრონები (ნახ. 1). ).

ბრინჯი. 1. ტომსონის ატომის მოდელი („ქიშმიშის პუდინგი“)

ჩატარდა პირველი საიმედო ექსპერიმენტი ატომის სტრუქტურის დასადგენად ე.რეზერფორდი. დღეს ჩვენ ზუსტად ვიცით, რომ ატომი პლანეტარული მზის სისტემის მსგავსი სტრუქტურაა. ცენტრში არის მასიური სხეული, რომლის გარშემოც პლანეტები ბრუნავენ. ატომის ამ მოდელს პლანეტარული მოდელი ეწოდება.

მოდით მივმართოთ რეზერფორდის ექსპერიმენტულ დიაგრამას (ნახ. 2) და განვიხილოთ ის შედეგები, რამაც გამოიწვია პლანეტარული მოდელის შექმნა.

ბრინჯი. 2. რეზერფორდის ექსპერიმენტის სქემა

რადიუმი მოთავსებულია ტყვიის ცილინდრის შიგნით ვიწრო ნახვრეტით. დიაფრაგმის გამოყენებით შეიქმნა a-ნაწილაკების ვიწრო სხივი, რომელიც გაფრინდა დიაფრაგმის ხვრელში და მოხვდა სპეციალური კომპოზიციით დაფარულ ეკრანზე; დარტყმისას მოხდა მიკრო-ციმციმი. ამ ნათებას, როდესაც ნაწილაკები ეკრანზე მოხვდება, ეწოდება "სცინილაციის ციმციმი". ასეთი ციმციმები დაფიქსირდა ეკრანის ზედაპირზე მიკროსკოპის გამოყენებით. შემდგომში, სანამ წრეში ოქროს ფირფიტა არ იყო, ცილინდრიდან გაფრენილი ყველა ნაწილაკი ერთ წერტილში მოხვდა. როდესაც ძალიან თხელი ოქროს ფირფიტა მოათავსეს ეკრანის შიგნით მფრინავი a-ნაწილაკების გზაზე, სრულიად გაუგებარი რამ დაიწყო დაკვირვება. როგორც კი ოქროს ფირფიტა დაიდო, ა-ნაწილაკებმა დაიწყეს გადახრა. შენიშნეს ნაწილაკები, რომლებიც გადახრილი იყვნენ თავდაპირველი წრფივი მოძრაობიდან და უკვე სრულიად განსხვავებულ წერტილებში აღმოჩნდნენ ამ ეკრანზე.

უფრო მეტიც, როდესაც ეკრანი თითქმის დახურული იყო, აღმოჩნდა, რომ იყო ნაწილაკები, რომლებიც რატომღაც საპირისპირო მიმართულებით დაფრინავდნენ. ისინი გადახრილობენ 90° ან მეტი კუთხით. ეს დაკვირვებები გააანალიზა რეზერფორდმა და გაჩნდა შემდეგი საკმაოდ საინტერესო რამ.

პირველ რიგში, ტომსონის თეორია აქ ჩავარდა. ტომსონის თეორიის მიხედვით, ატომი არის 10-10 მ ზომის ბურთი, რომელშიც დადებითი მუხტია გაჟღენთილი და არის ელექტრონი. ასე რომ, ელექტრონები ძალიან მცირე ნაწილაკებია; მათ არ შეუძლიათ ხელი შეუშალონ a-ნაწილაკებს, რომლებიც ფრენენ ღირსეული სიჩქარით. a-ნაწილაკების სიჩქარე ამ შემთხვევაში იყო დაახლოებით 10000 კმ/წმ.

წარმოიდგინეთ სიტუაცია, როდესაც სატვირთო მანქანა სათამაშო მანქანას ეჯახება. გასაგებია, რომ სატვირთო მანქანა ვერც კი შეამჩნევს ასეთ მანქანას. ჩვენ შეგვიძლია მივცეთ ეს, როგორც ელექტრონის a-ნაწილაკთან შეჯახების ანალოგია. ეს ნიშნავს, რომ საჭირო იყო დავასკვნათ, რომ ატომი სხვაგვარადაა აგებული და არა ისე, როგორც ტომსონმა თქვა. და, როგორც ჩანს, ოქროს ატომში არის ა-ნაწილაკზე უფრო მასიური ობიექტი, რომელსაც აქვს დადებითი მუხტი.

ვნახოთ კიდევ ერთი სურათი, რომელიც ახასიათებს a-ნაწილაკების გაფანტვას იმ მასიურ ნაწილაკზე, რომლის არსებობაც რეზერფორდმა იწინასწარმეტყველა ატომში (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. ალფა ნაწილაკების გაფანტვაექსპერიმენტების შედეგებზე დაყრდნობით შეიძლება ითქვას, რომ ატომში არის მასიური დადებითად დამუხტული ობიექტი. ამ დიდ ნაწილაკთან შეჯახებული a-ნაწილაკი შეიძლება აისახოს უკან. ის ნაწილაკები, რომლებიც ახლოს მიფრინავენ, გადახრილია სხვადასხვა კუთხით. რაც უფრო შორს დაფრინავს a-ნაწილაკი ამ ობიექტიდან, მით უფრო მცირეა მათი გადახრის კუთხე. ამ ფენომენს ე.წ. ა-ნაწილაკების გაფანტვა».

რეზერფორდმა ატომის შიგნით მყოფ დიდ ნაწილაკს ბირთვი უწოდა. და მან დააფასა მისი ზომა. რეზერფორდის თანახმად, ბირთვის ზომა იყო 10 -14 -10 -15 მ. ეს ობიექტი იყო ძალიან, ძალიან მცირე ზომის ატომთან შედარებით. ატომს აქვს 10-10 მ რიგის ზომა, უფრო მეტიც, ატომის თითქმის მთელი მასა კონცენტრირებული იყო ბირთვში. და სწორედ ბირთვის გარშემო ბრუნავენ ელექტრონები.

ეს გულისხმობს პლანეტარული მოდელირეზერფორდი, რომელშიც ნათქვამია, რომ ატომი არის მასიური დადებითად დამუხტული ბირთვი, რომლის გარშემოც ელექტრონები ბრუნავენ მათ ორბიტაზე (ნახ. 4). ზოგადად, ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია, ანუ ატომის მუხტი ნულის ტოლია. თუ ატომს აქვს ელექტრონების ჭარბი ან დეფიციტი, მას იონი ეწოდება.

ბრინჯი. 4. ატომის პლანეტარული მოდელი

რა თქმა უნდა, იყო სხვა საინტერესო თეორიები. დღეს საყოველთაოდ მიღებული, გარკვეული დათქმებით, რომელზეც მოგვიანებით განვიხილავთ, არის ერნესტ რეზერფორდის მიერ შემოთავაზებული ატომის პლანეტარული მოდელი.

ბიბლიოგრაფია

1. ბრონშტეინი მ.პ. ატომები და ელექტრონები. „ბიბლიოთეკა „კვანტური“. ტ. 1. - მ.: ნაუკა, 1980 წ.
2. Kikoin I.K., Kikoin A.K. ფიზიკა: სახელმძღვანელო საშუალო სკოლის მე-9 კლასისთვის. - მ.: "განმანათლებლობა".
3. კიტაიგოროდსკი A.I. ფიზიკა ყველასთვის. ფოტონები და ბირთვები. წიგნი 4. - მ.: მეცნიერება.
4. Myakishev G.Ya., Sinyakova A.Z. ფიზიკა. ოპტიკა კვანტური ფიზიკა. მე-11 კლასი: სახელმძღვანელო ფიზიკის სიღრმისეული შესწავლისთვის. - მ.: ბუსტარდი.
5. ნიუტონ I. ბუნებრივი ფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპები. - მ.: ნაუკა, 1989 წ.
6. Rutherford E. რჩეული სამეცნიერო ნაშრომები. რადიოაქტიურობა. - მ.: მეცნიერება.
7. Rutherford E. რჩეული სამეცნიერო ნაშრომები. ატომის სტრუქტურა და ელემენტების ხელოვნური ტრანსფორმაცია. - მ.: მეცნიერება.
8. Einstein A., Infeld L. ფიზიკის ევოლუცია. იდეების განვითარება საწყისი ცნებებიდან ფარდობითობის თეორიამდე და კვანტურამდე. - მ.: ნაუკა, 1965 წ.