परमाणु परिभाषा की संरचना का परमाणु ग्रहीय मॉडल। परमाणु का ग्रहीय मॉडल

परमाणु का ग्रहीय मॉडल ई. रदरफोर्ड द्वारा 1910 में प्रस्तावित किया गया था। परमाणु की संरचना का पहला अध्ययन उनके द्वारा अल्फा कणों की सहायता से किया गया था। उनके प्रकीर्णन पर प्रयोगों में प्राप्त परिणामों के आधार पर, रदरफोर्ड ने सुझाव दिया कि परमाणु के सभी धनात्मक आवेश उसके केंद्र में एक छोटे से नाभिक में केंद्रित होते हैं। दूसरी ओर, ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों को इसके शेष आयतन में वितरित किया जाता है।

एक छोटी सी पृष्ठभूमि

प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक डेमोक्रिटस ने परमाणुओं के अस्तित्व के बारे में पहला शानदार अनुमान लगाया था। तब से, परमाणुओं के अस्तित्व का विचार, जिसके संयोजन हमारे चारों ओर सभी पदार्थ देते हैं, ने विज्ञान के लोगों की कल्पना को नहीं छोड़ा है। समय-समय पर, इसके विभिन्न प्रतिनिधियों ने इसकी ओर रुख किया, लेकिन 19 वीं शताब्दी की शुरुआत तक, उनके निर्माण केवल परिकल्पनाएं थीं, प्रयोगात्मक डेटा द्वारा समर्थित नहीं थीं।

अंत में, 1804 में, परमाणु के ग्रहीय मॉडल के प्रकट होने के सौ साल से भी अधिक समय पहले, अंग्रेजी वैज्ञानिक जॉन डाल्टन ने इसके अस्तित्व के लिए सबूत प्रदान किए और परमाणु भार की अवधारणा पेश की, जो इसकी पहली मात्रात्मक विशेषता थी। अपने पूर्ववर्तियों की तरह, उन्होंने परमाणुओं को ठोस गेंदों की तरह पदार्थ के सबसे छोटे टुकड़े होने की कल्पना की, जिन्हें छोटे कणों में भी विभाजित नहीं किया जा सकता था।

इलेक्ट्रॉन की खोज और परमाणु का पहला मॉडल

लगभग एक सदी बीत गई, जब अंततः, 19वीं शताब्दी के अंत में, अंग्रेज जे. जे. थॉमसन ने भी, पहले उप-परमाणु कण, ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन की खोज की। चूंकि परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, थॉमसन ने सोचा कि वे एक धनात्मक आवेशित नाभिक से बने होंगे, जिसके पूरे आयतन में इलेक्ट्रॉन बिखरे हुए होंगे। विभिन्न प्रायोगिक परिणामों के आधार पर, 1898 में उन्होंने परमाणु के अपने मॉडल का प्रस्ताव रखा, जिसे कभी-कभी "प्लम्स इन ए पुडिंग" कहा जाता था, क्योंकि इसमें परमाणु को कुछ सकारात्मक चार्ज तरल से भरे क्षेत्र के रूप में दर्शाया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को एम्बेडेड किया गया था, जैसे " पुडिंग में प्लम। ऐसे गोलाकार मॉडल की त्रिज्या लगभग 10 -8 सेमी थी। तरल का कुल धनात्मक आवेश इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेशों द्वारा सममित और समान रूप से संतुलित होता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

इस मॉडल ने इस तथ्य को संतोषजनक ढंग से समझाया कि जब कोई पदार्थ गर्म होता है, तो वह प्रकाश उत्सर्जित करना शुरू कर देता है। यद्यपि यह समझने का पहला प्रयास था कि परमाणु क्या है, यह बाद में रदरफोर्ड और अन्य द्वारा किए गए प्रयोगों के परिणामों को संतुष्ट करने में विफल रहा। थॉमसन ने 1911 में सहमति व्यक्त की कि उनका मॉडल केवल इस बात का उत्तर नहीं दे सका कि प्रयोगों में देखे गए α-किरणों का प्रकीर्णन कैसे और क्यों होता है। इसलिए, इसे छोड़ दिया गया था, और इसे परमाणु के एक अधिक परिपूर्ण ग्रह मॉडल द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था।

वैसे भी परमाणु की व्यवस्था कैसे की जाती है?

अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने रेडियोधर्मिता की घटना की व्याख्या की, जिसने उन्हें लाया नोबेल पुरुस्कार, लेकिन विज्ञान में उनका सबसे महत्वपूर्ण योगदान बाद में आया, जब उन्होंने स्थापित किया कि परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं से घिरे घने नाभिक होते हैं, जैसे सूर्य ग्रहों की कक्षाओं से घिरा होता है।

एक परमाणु के ग्रहीय मॉडल के अनुसार, इसका अधिकांश द्रव्यमान एक छोटे (संपूर्ण परमाणु के आकार की तुलना में) नाभिक में केंद्रित होता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, अविश्वसनीय गति से यात्रा करते हैं, लेकिन परमाणुओं की अधिकांश मात्रा खाली जगह होती है।

नाभिक का आकार इतना छोटा होता है कि इसका व्यास परमाणु के व्यास से 100,000 गुना छोटा होता है। रदरफोर्ड द्वारा नाभिक के व्यास का अनुमान 10 -13 सेमी के रूप में लगाया गया था, परमाणु के आकार के विपरीत - 10-8 सेमी। नाभिक के बाहर, इलेक्ट्रॉन इसके चारों ओर घूमते हैं उच्च गति, जिसके परिणामस्वरूप केन्द्रापसारक बल होते हैं जो प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के बीच आकर्षण के इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों को संतुलित करते हैं।

रदरफोर्ड के प्रयोग

ग्रह मॉडलसोने की पन्नी के साथ प्रसिद्ध प्रयोग के बाद 1911 में परमाणु का उदय हुआ, जिससे इसकी संरचना के बारे में कुछ मौलिक जानकारी प्राप्त करना संभव हो गया। रदरफोर्ड की खोज का मार्ग परमाणु नाभिकएक अच्छा उदाहरणविज्ञान में रचनात्मकता की भूमिका। उनकी खोज 1899 की शुरुआत में शुरू हुई जब उन्होंने पाया कि कुछ तत्व सकारात्मक रूप से आवेशित कणों का उत्सर्जन करते हैं जो किसी भी चीज़ में प्रवेश कर सकते हैं। उन्होंने इन कणों को अल्फा (α) कण कहा (अब हम जानते हैं कि वे हीलियम नाभिक थे)। सभी अच्छे वैज्ञानिकों की तरह रदरफोर्ड भी जिज्ञासु थे। उन्होंने सोचा कि क्या परमाणु की संरचना का पता लगाने के लिए अल्फा कणों का उपयोग किया जा सकता है। रदरफोर्ड ने बहुत पतली सोने की पन्नी की एक शीट पर अल्फा कणों के एक बीम को निशाना बनाने का फैसला किया। उसने सोना चुना क्योंकि यह 0.00004 सेमी जितनी पतली चादरें पैदा कर सकता है। सोने की पन्नी की एक शीट के पीछे, उसने एक स्क्रीन लगाई जो अल्फा कणों से टकराने पर चमकती थी। इसका उपयोग पन्नी के माध्यम से गुजरने के बाद अल्फा कणों का पता लगाने के लिए किया गया था। स्क्रीन में एक छोटा सा भट्ठा स्रोत से बाहर निकलने के बाद अल्फा कण बीम को पन्नी तक पहुंचने की अनुमति देता है। उनमें से कुछ को पन्नी से गुजरना चाहिए और उसी दिशा में आगे बढ़ना जारी रखना चाहिए, जबकि दूसरे भाग को पन्नी से उछालना चाहिए और तेज कोणों पर प्रतिबिंबित होना चाहिए। आप नीचे दिए गए चित्र में प्रयोग की योजना देख सकते हैं।

रदरफोर्ड के प्रयोग में क्या हुआ?

जे. जे. थॉमसन के परमाणु मॉडल के आधार पर, रदरफोर्ड ने माना कि सोने के परमाणुओं के पूरे आयतन को भरने वाले धनात्मक आवेश के ठोस क्षेत्र पन्नी से गुजरते हुए सभी अल्फा कणों के प्रक्षेप पथ को विचलित या मोड़ देंगे।

हालाँकि, अधिकांश अल्फा कण सोने की पन्नी के माध्यम से ऐसे गुजरे जैसे कि वह वहां नहीं था। ऐसा लग रहा था मानो वे खाली जगह से गुजर रहे हों। उनमें से कुछ ही सीधे रास्ते से भटक जाते हैं, जैसा कि शुरुआत में माना जाता था। नीचे प्रकीर्णन कोण बनाम संबंधित दिशा में बिखरे कणों की संख्या का एक प्लॉट है।

हैरानी की बात है कि कणों का एक छोटा प्रतिशत पन्नी से वापस उछल गया, जैसे बास्केटबॉल एक बैकबोर्ड से उछल रहा हो। रदरफोर्ड ने महसूस किया कि ये विचलन अल्फा कणों और परमाणु के धनात्मक आवेशित घटकों के बीच सीधी टक्कर का परिणाम थे।

केंद्रक केंद्र चरण लेता है

पन्नी से परावर्तित अल्फा कणों के नगण्य प्रतिशत के आधार पर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि सभी सकारात्मक चार्ज और परमाणु के लगभग सभी द्रव्यमान एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित हैं, और शेष परमाणु ज्यादातर खाली जगह है। रदरफोर्ड ने केंद्रित धनात्मक आवेश के क्षेत्र को नाभिक कहा। उन्होंने भविष्यवाणी की और जल्द ही पता चला कि इसमें धनावेशित कण हैं, जिन्हें उन्होंने प्रोटॉन नाम दिया है। रदरफोर्ड ने न्यूट्रॉन नामक तटस्थ परमाणु कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, लेकिन वह उनका पता लगाने में विफल रहे। हालांकि, उनके छात्र जेम्स चैडविक ने कुछ साल बाद उन्हें खोजा। नीचे दिया गया चित्र यूरेनियम परमाणु के नाभिक की संरचना को दर्शाता है।

परमाणुओं में सकारात्मक रूप से आवेशित भारी नाभिक होते हैं जो नकारात्मक रूप से आवेशित अत्यंत हल्के कणों से घिरे होते हैं - उनके चारों ओर घूमते हुए इलेक्ट्रॉन, और ऐसी गति से कि यांत्रिक केन्द्रापसारक बल केवल नाभिक के लिए अपने इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण को संतुलित करते हैं, और इस संबंध में परमाणु की स्थिरता कथित रूप से सुनिश्चित होती है।

इस मॉडल के नुकसान

रदरफोर्ड का मुख्य विचार एक छोटे परमाणु नाभिक के विचार से संबंधित था। इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं के बारे में धारणा शुद्ध अनुमान थी। वह ठीक से नहीं जानता था कि इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर कहाँ और कैसे चक्कर लगाते हैं। इसलिए, रदरफोर्ड का ग्रहीय मॉडल कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों के वितरण की व्याख्या नहीं करता है।

इसके अलावा, रदरफोर्ड परमाणु की स्थिरता गतिज ऊर्जा के नुकसान के बिना कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की निरंतर गति के साथ ही संभव थी। लेकिन इलेक्ट्रोडायनामिक गणनाओं से पता चला है कि किसी भी वक्रतापूर्ण प्रक्षेपवक्र के साथ इलेक्ट्रॉनों की गति, वेग वेक्टर की दिशा में परिवर्तन और संबंधित त्वरण की उपस्थिति के साथ, अनिवार्य रूप से विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के उत्सर्जन के साथ होती है। इस मामले में, ऊर्जा के संरक्षण के कानून के अनुसार, इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा को विकिरण पर बहुत जल्दी खर्च किया जाना चाहिए, और इसे नाभिक पर गिरना चाहिए, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

लेकिन ऐसा नहीं होता है, क्योंकि परमाणु स्थिर संरचनाएं हैं। घटना के मॉडल और प्रयोगात्मक डेटा के बीच एक विशिष्ट वैज्ञानिक विरोधाभास उत्पन्न हुआ।

रदरफोर्ड से नील्स बोहरा तक

परमाणु इतिहास में अगला बड़ा कदम 1913 में आया, जब डेनिश वैज्ञानिक नील्स बोहर ने परमाणु के अधिक विस्तृत मॉडल का विवरण प्रकाशित किया। उसने अधिक स्पष्ट रूप से उन स्थानों को निर्धारित किया जहां इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। हालांकि बाद में वैज्ञानिक अधिक परिष्कृत परमाणु डिजाइन विकसित करेंगे, बोहर का परमाणु का ग्रहीय मॉडल मूल रूप से सही था, और इसका अधिकांश भाग आज भी स्वीकार किया जाता है। इसके कई उपयोगी अनुप्रयोग थे, उदाहरण के लिए, इसका उपयोग विभिन्न रासायनिक तत्वों के गुणों, उनके विकिरण स्पेक्ट्रम की प्रकृति और परमाणु की संरचना को समझाने के लिए किया जाता है। ग्रहीय मॉडल और बोहर मॉडल सबसे महत्वपूर्ण मील के पत्थर थे जिन्होंने भौतिकी में एक नई दिशा के उद्भव को चिह्नित किया - सूक्ष्म जगत की भौतिकी। बोहर को परमाणु की संरचना की हमारी समझ में उनके योगदान के लिए 1922 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला।

बोहर ने परमाणु के मॉडल में क्या नया लाया?

बोहर अभी भी एक युवा व्यक्ति थे, उन्होंने इंग्लैंड में रदरफोर्ड की प्रयोगशाला में काम किया। चूंकि रदरफोर्ड के मॉडल में इलेक्ट्रॉनों की अवधारणा खराब रूप से विकसित हुई थी, बोहर ने उन पर ध्यान केंद्रित किया। नतीजतन, परमाणु के ग्रहीय मॉडल में काफी सुधार हुआ। 1913 में प्रकाशित अपने लेख "ऑन द स्ट्रक्चर ऑफ एटम्स एंड मोलेक्यूल्स" में बोहर की अभिधारणाएँ, जिसे उन्होंने तैयार किया, पढ़ें:

1. इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर केवल निश्चित दूरी पर घूम सकते हैं, जो उनके पास ऊर्जा की मात्रा से निर्धारित होता है। उन्होंने इन निश्चित स्तरों को ऊर्जा स्तर या इलेक्ट्रॉन कोश कहा। बोहर ने उन्हें संकेंद्रित क्षेत्रों के रूप में देखा, प्रत्येक के केंद्र में एक केंद्रक के साथ। इस मामले में, कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन निचले स्तर पर, नाभिक के करीब पाए जाएंगे। जिनके पास अधिक ऊर्जा होगी वे अधिक पायेंगे ऊंची स्तरों, कोर से दूर।

2. यदि कोई इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की कुछ मात्रा (किसी दिए गए स्तर के लिए काफी निश्चित) को अवशोषित करता है, तो यह अगले, उच्च ऊर्जा स्तर पर कूद जाएगा। इसके विपरीत, यदि वह उतनी ही मात्रा में ऊर्जा खो देता है, तो वह अपने मूल स्तर पर वापस आ जाएगा। हालाँकि, दो ऊर्जा स्तरों पर एक इलेक्ट्रॉन मौजूद नहीं हो सकता है।

इस विचार को एक चित्र द्वारा दर्शाया गया है।

इलेक्ट्रॉनों के लिए ऊर्जा भाग

परमाणु का बोहर मॉडल वास्तव में दो . का संयोजन है विभिन्न विचार: नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ रदरफोर्ड परमाणु मॉडल (वास्तव में, यह परमाणु का बोहर-रदरफोर्ड ग्रहीय मॉडल है), और 1901 में प्रकाशित पदार्थ की ऊर्जा के परिमाणीकरण पर जर्मन वैज्ञानिक मैक्स प्लैंक के विचार। एक क्वांटम (में बहुवचन- क्वांटा) ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा है जिसे किसी पदार्थ द्वारा अवशोषित या उत्सर्जित किया जा सकता है। यह ऊर्जा की मात्रा के लिए एक तरह का विवेकपूर्ण कदम है।

यदि ऊर्जा की तुलना पानी से की जाती है और आप इसे एक गिलास के रूप में पदार्थ में जोड़ना चाहते हैं, तो आप केवल एक सतत धारा में पानी नहीं डाल सकते। इसके बजाय, आप इसे एक चम्मच की तरह कम मात्रा में मिला सकते हैं। बोहर का मानना ​​​​था कि यदि इलेक्ट्रॉन केवल निश्चित मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित या खो सकते हैं, तो उन्हें केवल अपनी ऊर्जा को इन निश्चित मात्राओं से बदलना चाहिए। इस प्रकार, वे केवल नाभिक के चारों ओर निश्चित ऊर्जा स्तरों पर कब्जा कर सकते हैं जो उनकी ऊर्जा की मात्रा में वृद्धि के अनुरूप हैं।

तो बोहर मॉडल से परमाणु की संरचना क्या है, यह समझाने के लिए क्वांटम दृष्टिकोण बढ़ता है। ग्रहीय मॉडल और बोहर मॉडल शास्त्रीय भौतिकी से लेकर क्वांटम भौतिकी तक के एक प्रकार के कदम थे, जो परमाणु भौतिकी सहित सूक्ष्म जगत के भौतिकी में मुख्य उपकरण है।

परमाणु का ग्रहीय मॉडल

परमाणु का ग्रहीय मॉडल: नाभिक (लाल) और इलेक्ट्रॉन (हरा)

परमाणु का ग्रहीय मॉडल, या रदरफोर्ड मॉडल, - ऐतिहासिक मॉडलपरमाणु की संरचना, जिसे अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा अल्फा कण बिखरने के एक प्रयोग के परिणामस्वरूप प्रस्तावित किया गया था। इस मॉडल के अनुसार, परमाणु में एक छोटा धनात्मक आवेशित नाभिक होता है, जिसमें परमाणु का लगभग पूरा द्रव्यमान केंद्रित होता है, जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन घूमते हैं, जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं। परमाणु का ग्रहीय मॉडल परमाणु की संरचना के बारे में आधुनिक विचारों से मेल खाता है, इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि इलेक्ट्रॉनों की गति क्वांटम प्रकृति की है और शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों द्वारा वर्णित नहीं है। ऐतिहासिक रूप से, रदरफोर्ड के ग्रहीय मॉडल ने जोसेफ जॉन थॉमसन के "प्लम पुडिंग मॉडल" का स्थान लिया, जो यह बताता है कि नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को एक सकारात्मक चार्ज परमाणु के अंदर रखा जाता है।

रदरफोर्ड ने उनके नेतृत्व में किए गए सोने की पन्नी पर अल्फा कणों के बिखरने पर एक प्रयोग से निष्कर्ष के रूप में 1911 में परमाणु की संरचना के लिए एक नया मॉडल प्रस्तावित किया। इस बिखराव के साथ, अप्रत्याशित रूप से एक बड़ी संख्या कीअल्फा कण बड़े कोणों पर बिखरे हुए थे, जो दर्शाता है कि प्रकीर्णन केंद्र में है छोटे आकार काऔर इसमें एक महत्वपूर्ण विद्युत आवेश होता है। रदरफोर्ड की गणना से पता चला है कि एक बिखरने वाला केंद्र, सकारात्मक या नकारात्मक रूप से चार्ज, परमाणु के आकार से कम से कम 3000 गुना छोटा होना चाहिए, जो उस समय पहले से ही ज्ञात था और लगभग 10 -10 मीटर होने का अनुमान था। चूंकि इलेक्ट्रॉनों को पहले से ही जाना जाता था उस समय, और उनका द्रव्यमान और आवेश निर्धारित किया जाता है, तो प्रकीर्णन केंद्र, जिसे बाद में नाभिक कहा जाता था, पर इलेक्ट्रॉनों के विपरीत आवेश होना चाहिए। रदरफोर्ड ने आवेश की मात्रा को परमाणु क्रमांक से नहीं जोड़ा। यह निष्कर्ष बाद में बनाया गया था। और रदरफोर्ड ने स्वयं सुझाव दिया कि आवेश परमाणु द्रव्यमान के समानुपाती होता है।

ग्रहों के मॉडल का नुकसान शास्त्रीय भौतिकी के नियमों के साथ इसकी असंगति थी। यदि इलेक्ट्रॉन सूर्य के चारों ओर एक ग्रह की तरह नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, तो उनकी गति तेज हो जाती है, और इसलिए, शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स के नियमों के अनुसार, उन्हें विकिरण करना चाहिए था। विद्युतचुम्बकीय तरंगें, ऊर्जा खोना और मूल पर गिरना। ग्रहों के मॉडल के विकास में अगला कदम बोहर मॉडल था, जो शास्त्रीय से अलग, इलेक्ट्रॉन गति के नियमों से अलग था। इलेक्ट्रोडायनामिक्स के विरोधाभास पूरी तरह से क्वांटम यांत्रिकी को हल करने में सक्षम थे।

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010.

• Eise Eisingi तारामंडल
• ग्रह फंतासी

देखें कि "परमाणु का ग्रह मॉडल" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

परमाणु का ग्रहीय मॉडल- प्लेनेटिनिस एटोमो मॉडलिस स्टेटसजैसा टी sritis fizika atitikmenys: angl। ग्रह परमाणु मॉडल वोक। प्लेनेटनमोडेल डेस एटम्स, एन रूस। परमाणु का ग्रहीय मॉडल, f pranc। मॉडल प्लेनेटेयर डे ल'एटोम, एम ... फ़िज़िकोस टर्मिनो odynas

परमाणु का बोहर मॉडल- हाइड्रोजन जैसे परमाणु (जेड न्यूक्लियस चार्ज) का बोहर मॉडल, जहां एक नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉन एक छोटे, सकारात्मक चार्ज परमाणु नाभिक के आस-पास एक परमाणु खोल में संलग्न होता है ... विकिपीडिया

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आदर्श- I मॉडल (मॉडल) वाल्टर (24 जनवरी, 1891, जेंटिन, पूर्वी प्रशिया, 21 अप्रैल, 1945, डुइसबर्ग के पास), नाजी जर्मन जनरल फील्ड मार्शल (1944)। 1909 से सेना में, 1914 के प्रथम विश्व युद्ध में 18 में भाग लिया। नवंबर 1940 से उन्होंने तीसरे टैंक की कमान संभाली ... ... महान सोवियत विश्वकोश

परमाणु की संरचना- (देखें) से निर्मित प्राथमिक कणतीन प्रकार (देखें), (देखें) और (देखें), एक स्थिर प्रणाली बनाते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणु का हिस्सा हैं (देखें), इलेक्ट्रॉन बनते हैं इलेक्ट्रॉन कवच. नाभिक में बल कार्य करते हैं (देखें), जिसके लिए धन्यवाद ... ... महान पॉलिटेक्निक विश्वकोश

परमाणु- इस शब्द के अन्य अर्थ हैं, एटम (अर्थ) देखें। हीलियम परमाणु परमाणु (अन्य ग्रीक से ... विकिपीडिया

रदरफोर्ड अर्नेस्ट- (1871 1937), अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी, रेडियोधर्मिता के सिद्धांत और परमाणु की संरचना के रचनाकारों में से एक, संस्थापक वैज्ञानिक स्कूल, रूसी विज्ञान अकादमी (1922) के विदेशी संबंधित सदस्य और यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के मानद सदस्य (1925)। से स्नातक करने के बाद न्यूजीलैंड में जन्मे ... ... विश्वकोश शब्दकोश

Άτομο

कणिका- हीलियम परमाणु परमाणु (एक अन्य यूनानी ἄτομος अविभाज्य) सबसे छोटा भाग रासायनिक तत्वजो इसके गुणों का वाहक है। एक परमाणु में एक परमाणु नाभिक और उसके चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन बादल होता है। एक परमाणु के नाभिक में धनावेशित प्रोटॉन होते हैं और ... ... विकिपीडिया

कणिकाएं- हीलियम परमाणु परमाणु (एक अन्य यूनानी ἄτομος अविभाज्य) एक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा भाग है, जो इसके गुणों का वाहक है। एक परमाणु में एक परमाणु नाभिक और उसके चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन बादल होता है। एक परमाणु के नाभिक में धनावेशित प्रोटॉन होते हैं और ... ... विकिपीडिया

पुस्तकें

• तालिकाओं का एक सेट। भौतिक विज्ञान। ग्रेड 11 (15 टेबल), . 15 शीट का शैक्षिक एल्बम। ट्रांसफार्मर। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शनमें आधुनिक तकनीक. इलेक्ट्रॉनिक लैंप। कैथोड रे ट्यूब। अर्धचालक। अर्धचालक डायोड. ट्रांजिस्टर।…

परमाणु की संरचना के पहले मॉडलों में से एक प्रस्तावित किया गया था जे थॉमसन 1904 में, परमाणु को "सकारात्मक बिजली के समुद्र" के रूप में प्रस्तुत किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉनों के दोलन होते थे। विद्युत रूप से तटस्थ परमाणु के इलेक्ट्रॉनों का कुल ऋणात्मक आवेश उसके कुल धनात्मक आवेश के बराबर होता है।

रदरफोर्ड का अनुभव

थॉमसन की परिकल्पना का परीक्षण करने और परमाणु की संरचना को अधिक सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए ई. रदरफोर्डबिखरने पर प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित की α -कण पतली धातु की प्लेटें - पन्नी। 1910 में रदरफोर्ड के छात्र हंस गीगेरऔर अर्नेस्ट मार्सडेनबमबारी के प्रयोग किए α - पतली धातु की प्लेटों के कण। उन्होंने पाया कि अधिकांश α -कण अपने प्रक्षेपवक्र को बदले बिना पन्नी से गुजरते हैं। और यह आश्चर्य की बात नहीं थी, अगर हम थॉमसन के परमाणु मॉडल की शुद्धता को स्वीकार करते हैं।

स्रोत α - विकिरण को एक लीड क्यूब में ड्रिल किया गया एक चैनल के साथ रखा गया था, ताकि प्रवाह प्राप्त करना संभव हो सके α -कण एक निश्चित दिशा में उड़ते हैं। अल्फा कण दोगुने आयनित हीलियम परमाणु होते हैं ( 2+ . नहीं) उनके पास +2 का धनात्मक आवेश होता है और एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का लगभग 7350 गुना द्रव्यमान होता है। जिंक सल्फाइड के साथ लेपित स्क्रीन को मारना, α -कणों ने इसे चमक दिया, और एक आवर्धक कांच के साथ स्क्रीन पर दिखाई देने वाली अलग-अलग चमक को देख और गिन सकता था जब प्रत्येक α -कण। विकिरण स्रोत और स्क्रीन के बीच एक पन्नी रखी गई थी। स्क्रीन पर चमक से बिखराव का न्याय करना संभव था α -कण, अर्थात्। धातु की परत से गुजरते समय मूल दिशा से उनके विचलन के बारे में।

यह पता चला कि बहुमत α -कण अपनी दिशा बदले बिना पन्नी से गुजरते हैं, हालांकि पन्नी की मोटाई सैकड़ों हजारों परमाणु व्यास के अनुरूप होती है। लेकिन कुछ शेयर α -कण अभी भी छोटे कोणों से विचलित होते हैं, और कभी-कभी α -कणों ने अचानक अपने आंदोलन की दिशा बदल दी और यहां तक ​​​​कि (100,000 में लगभग 1) को भी वापस फेंक दिया गया, जैसे कि उन्हें एक बड़ी बाधा का सामना करना पड़ा हो। ऐसे तेज विचलन के मामले α एक चाप में एक आवर्धक कांच के साथ स्क्रीन को घुमाकर कणों को देखा जा सकता है।

इस प्रयोग के परिणामों से, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

1. परमाणु में कुछ "बाधा" है, जिसे नाभिक कहा गया है।
2. नाभिक का धनात्मक आवेश होता है (अन्यथा धनात्मक आवेशित .) α कण वापस परावर्तित नहीं होंगे)।
3. परमाणु के आकार की तुलना में नाभिक बहुत छोटा होता है (केवल एक छोटा सा भाग .) α -कणों ने दिशा बदल दी)।
4. नाभिक का द्रव्यमान द्रव्यमान से अधिक होता है α -कण।

रदरफोर्ड ने प्रयोग के परिणामों को प्रस्तावित करके समझाया परमाणु का "ग्रहीय" मॉडलइसकी तुलना सौर मंडल से की। ग्रहीय मॉडल के अनुसार परमाणु के केंद्र में एक बहुत छोटा नाभिक होता है, जिसका आकार लगभग 100,000 गुना होता है। छोटे आकारपरमाणु ही। इस नाभिक में परमाणु का लगभग पूरा द्रव्यमान होता है और एक धनात्मक आवेश होता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, जिसकी संख्या नाभिक के आवेश से निर्धारित होती है। इलेक्ट्रॉनों का बाहरी प्रक्षेपवक्र परमाणु के बाहरी आयामों को निर्धारित करता है। एक परमाणु का व्यास लगभग 10 -8 सेमी और नाभिक का व्यास लगभग 10 -13 ÷10 -12 सेमी होता है।

परमाणु नाभिक का आवेश जितना अधिक होगा, उससे उतना ही मजबूत होगा α -कण, अधिक बार मजबूत विचलन के मामले होंगे α - धातु की परत से गुजरने वाले कण, गति की मूल दिशा से। इसलिए, बिखरने वाले प्रयोग α -कण न केवल एक परमाणु नाभिक के अस्तित्व का पता लगाना संभव बनाते हैं, बल्कि इसके आवेश को भी निर्धारित करते हैं। रदरफोर्ड के प्रयोगों से पहले ही यह पता चला है कि नाभिक का आवेश (इलेक्ट्रॉन आवेश की इकाइयों में व्यक्त) संख्यात्मक रूप से आवर्त प्रणाली में तत्व की क्रमिक संख्या के बराबर है। इसकी पुष्टि हो गई है जी. मोसले, जिन्होंने 1913 में एक तत्व के एक्स-रे स्पेक्ट्रम की कुछ रेखाओं की तरंग दैर्ध्य और उसके क्रमांक के बीच एक सरल संबंध स्थापित किया, और डी. चाडविक, जिन्होंने 1920 में बड़ी सटीकता के साथ कई तत्वों के परमाणु नाभिकों के आवेशों को प्रकीर्णन द्वारा निर्धारित किया α -कण।

स्थापित किया गया था भौतिक अर्थआवधिक प्रणाली में तत्व की क्रम संख्या: सीरियल नंबर तत्व का सबसे महत्वपूर्ण स्थिरांक निकला, जो उसके परमाणु के नाभिक के सकारात्मक चार्ज को व्यक्त करता है। परमाणु की विद्युत तटस्थता से, यह इस प्रकार है कि नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या तत्व की क्रमिक संख्या के बराबर होती है।

इस खोज ने आवर्त प्रणाली में तत्वों की व्यवस्था के लिए एक नया औचित्य दिया। साथ ही, इसने मेंडेलीव की प्रणाली में स्पष्ट विरोधाभास को समाप्त कर दिया - कम परमाणु द्रव्यमान (टेल्यूरियम और आयोडीन, आर्गन और पोटेशियम, कोबाल्ट और निकल) वाले तत्वों के आगे उच्च परमाणु द्रव्यमान वाले कुछ तत्वों की स्थिति। यह पता चला कि यहां कोई विरोधाभास नहीं है, क्योंकि सिस्टम में एक तत्व का स्थान परमाणु नाभिक के आवेश से निर्धारित होता है। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था कि टेल्यूरियम परमाणु के नाभिक का आवेश 52 है, और आयोडीन परमाणु का 53 है; इसलिए टेल्यूरियम, बड़े होने के बावजूद परमाणु भार, आयोडीन तक खड़ा होना चाहिए। इसी तरह, आर्गन और पोटेशियम, निकल और कोबाल्ट के नाभिक के आरोप पूरी तरह से सिस्टम में इन तत्वों की व्यवस्था के अनुक्रम के अनुरूप हैं।

तो, परमाणु नाभिक का आवेश वह मुख्य मात्रा है जिस पर तत्व के गुण और आवर्त प्रणाली में उसकी स्थिति निर्भर करती है। इसलिए आवधिक कानूनमेंडलीव वर्तमान में निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:

तत्वों के गुण और सरल और जटिल पदार्थतत्वों के परमाणुओं के नाभिक के आवेश पर आवधिक निर्भरता में होते हैं

तत्वों की क्रम संख्या को उनके परमाणुओं के नाभिक के आवेशों द्वारा निर्धारित करने से स्थापित करना संभव हो गया कुल गणनाहाइड्रोजन, जिसकी क्रम संख्या 1 है, और यूरेनियम (परमाणु संख्या 92) के बीच आवर्त प्रणाली में स्थान, जिसे उस समय तत्वों की आवर्त प्रणाली का अंतिम सदस्य माना जाता था। जब परमाणु की संरचना का सिद्धांत बनाया गया, तो 43, 61, 72, 75, 85 और 87 स्थान खाली रह गए, जिससे अभी तक अनदेखे तत्वों के अस्तित्व की संभावना का संकेत मिलता है। और वास्तव में, 1922 में, तत्व हेफ़नियम की खोज की गई, जिसने 72 की जगह ले ली; फिर 1925 में - रेनियम, जो 75 हुआ। तालिका में शेष चार मुक्त स्थानों पर कब्जा करने वाले तत्व रेडियोधर्मी निकले और प्रकृति में नहीं पाए गए, लेकिन वे कृत्रिम रूप से प्राप्त किए गए थे। नए तत्वों को टेक्नेटियम (संख्या 43), प्रोमेथियम (61), एस्टैटिन (85), और फ्रैंशियम (87) नाम दिया गया था। वर्तमान में, हाइड्रोजन और यूरेनियम के बीच आवर्त सारणी की सभी कोशिकाएँ भरी हुई हैं। हालांकि, वह आवधिक प्रणालीपूरा नहीं हुआ है।

परमाणु स्पेक्ट्रा

ग्रहीय मॉडल परमाणु की संरचना के सिद्धांत में एक प्रमुख कदम था। हालांकि, कुछ मामलों में यह अच्छी तरह से स्थापित तथ्यों का खंडन करता है। आइए ऐसे दो विरोधाभासों पर विचार करें।

पहला, रदरफोर्ड का सिद्धांत परमाणु की स्थिरता की व्याख्या नहीं कर सका। एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक के चारों ओर घूमने वाला एक इलेक्ट्रॉन, एक दोलन की तरह होना चाहिए आवेश, उत्सर्जन विद्युत चुम्बकीय ऊर्जाप्रकाश तरंगों के रूप में। लेकिन, प्रकाश का उत्सर्जन करते हुए, इलेक्ट्रॉन अपनी कुछ ऊर्जा खो देता है, जिससे इलेक्ट्रॉन के घूमने से जुड़े केन्द्रापसारक बल और नाभिक के लिए इलेक्ट्रॉन के इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के बल के बीच असंतुलन हो जाता है। संतुलन बहाल करने के लिए, इलेक्ट्रॉन को नाभिक के करीब जाना चाहिए। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन, लगातार विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का विकिरण करता है और एक सर्पिल में गति करता है, नाभिक के पास जाएगा। अपनी सारी ऊर्जा समाप्त होने के बाद, इसे नाभिक पर "गिरना" चाहिए, और परमाणु का अस्तित्व समाप्त हो जाएगा। यह निष्कर्ष विरोधाभासी है वास्तविक गुणपरमाणु, जो स्थिर संरचनाएं हैं, और बहुत लंबे समय तक नष्ट हुए बिना मौजूद रह सकते हैं।

दूसरे, रदरफोर्ड के मॉडल ने परमाणु स्पेक्ट्रा की प्रकृति के बारे में गलत निष्कर्ष निकाला। जब एक गर्म ठोस या तरल पिंड द्वारा उत्सर्जित प्रकाश को कांच या क्वार्ट्ज प्रिज्म के माध्यम से पारित किया जाता है, तो प्रिज्म के पीछे रखे एक स्क्रीन पर एक तथाकथित निरंतर स्पेक्ट्रम देखा जाता है, जिसका दृश्य भाग एक रंगीन बैंड होता है जिसमें सभी रंग होते हैं। इंद्रधनुष इस घटना की व्याख्या इस तथ्य से की जाती है कि एक गर्म ठोस या का विकिरण तरल शरीरविभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों से मिलकर बनता है। विभिन्न आवृत्तियों की तरंगें एक प्रिज्म द्वारा असमान रूप से अपवर्तित होती हैं और गिरती हैं विभिन्न स्थानोंस्क्रीन। आवृत्ति नक्षत्र विद्युत चुम्बकीय विकिरण, पदार्थ द्वारा उत्सर्जित, और उत्सर्जन स्पेक्ट्रम कहा जाता है। दूसरी ओर, पदार्थ कुछ आवृत्तियों के विकिरण को अवशोषित करते हैं। उत्तरार्द्ध की समग्रता को किसी पदार्थ का अवशोषण स्पेक्ट्रम कहा जाता है।

स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, प्रिज्म के बजाय, आप विवर्तन झंझरी का उपयोग कर सकते हैं। उत्तरार्द्ध एक कांच की प्लेट है, जिसकी सतह पर एक दूसरे से बहुत करीब दूरी पर पतले समानांतर स्ट्रोक लगाए जाते हैं (प्रति 1 मिमी में 1500 स्ट्रोक तक)। इस तरह के झंझरी से गुजरने पर, प्रकाश विघटित हो जाता है और एक प्रिज्म का उपयोग करके प्राप्त स्पेक्ट्रम के समान एक स्पेक्ट्रम बनाता है। विवर्तन किसी भी तरंग गति में निहित है और प्रकाश की तरंग प्रकृति के मुख्य प्रमाणों में से एक के रूप में कार्य करता है।

गर्म होने पर, कोई पदार्थ किरणें (विकिरण) उत्सर्जित करता है। यदि विकिरण में एक तरंग दैर्ध्य होता है, तो इसे मोनोक्रोमैटिक कहा जाता है। ज्यादातर मामलों में, विकिरण को कई तरंग दैर्ध्य की विशेषता होती है। जब विकिरण को मोनोक्रोमैटिक घटकों में विघटित किया जाता है, तो एक विकिरण स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है, जहां इसके व्यक्तिगत घटकों को वर्णक्रमीय रेखाओं द्वारा व्यक्त किया जाता है।

मुक्त या कमजोर रूप से बंधे परमाणुओं (उदाहरण के लिए, गैसों या वाष्प में) से विकिरण द्वारा प्राप्त स्पेक्ट्रा को परमाणु स्पेक्ट्रा कहा जाता है।

ठोस या तरल पदार्थ द्वारा उत्सर्जित विकिरण हमेशा एक सतत स्पेक्ट्रम देता है। विकिरण के विपरीत गर्म गैसों और वाष्पों द्वारा उत्सर्जित विकिरण ठोसऔर तरल पदार्थ में केवल कुछ तरंग दैर्ध्य होते हैं। इसलिए, स्क्रीन पर एक सतत पट्टी के बजाय, अंधेरे अंतराल द्वारा अलग-अलग रंगीन रेखाओं की एक श्रृंखला प्राप्त की जाती है। इन रेखाओं की संख्या और स्थान गर्म गैस या वाष्प की प्रकृति पर निर्भर करते हैं। तो, पोटेशियम वाष्प देता है - एक स्पेक्ट्रम जिसमें तीन रेखाएँ होती हैं - दो लाल और एक बैंगनी; कैल्शियम वाष्प आदि के स्पेक्ट्रम में कई लाल, पीली और हरी रेखाएँ होती हैं।

ठोस या तरल पदार्थ द्वारा उत्सर्जित विकिरण हमेशा एक सतत स्पेक्ट्रम देता है। ठोस और तरल पदार्थों के विकिरण के विपरीत, गर्म गैसों और वाष्पों द्वारा उत्सर्जित विकिरण में केवल कुछ तरंग दैर्ध्य होते हैं। इसलिए, स्क्रीन पर एक सतत पट्टी के बजाय, अंधेरे अंतराल द्वारा अलग-अलग रंगीन रेखाओं की एक श्रृंखला प्राप्त की जाती है। इन रेखाओं की संख्या और स्थान गर्म गैस या वाष्प की प्रकृति पर निर्भर करते हैं। तो, पोटेशियम वाष्प तीन पंक्तियों से युक्त एक स्पेक्ट्रम देता है - दो लाल और एक बैंगनी; कैल्शियम वाष्प आदि के स्पेक्ट्रम में कई लाल, पीली और हरी रेखाएँ होती हैं।

ऐसे स्पेक्ट्रा को लाइन स्पेक्ट्रा कहा जाता है। यह पाया गया कि गैसों के परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित प्रकाश में एक रेखा स्पेक्ट्रम होता है, जिसमें वर्णक्रमीय रेखाओं को श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है।

प्रत्येक श्रृंखला में, रेखाओं की व्यवस्था एक निश्चित पैटर्न से मेल खाती है। व्यक्तिगत लाइनों की आवृत्तियों का वर्णन किया जा सकता है बामर का सूत्र:

तथ्य यह है कि प्रत्येक तत्व के परमाणु केवल इस तत्व में निहित एक पूरी तरह से निश्चित स्पेक्ट्रम देते हैं, और संबंधित वर्णक्रमीय रेखाओं की तीव्रता अधिक होती है, अधिक सामग्रीपदार्थों और सामग्रियों की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना को निर्धारित करने के लिए एक नमूने में तत्व का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस शोध पद्धति को कहा जाता है वर्णक्रमीय विश्लेषण.

परमाणु की संरचना का ग्रहीय मॉडल हाइड्रोजन परमाणुओं के रेखा उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की व्याख्या करने में असमर्थ साबित हुआ, और इससे भी अधिक एक श्रृंखला में वर्णक्रमीय रेखाओं का संयोजन। नाभिक के चारों ओर घूमने वाले एक इलेक्ट्रॉन को अपनी गति की गति को लगातार बदलते हुए, नाभिक के पास पहुंचना चाहिए। इसके द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की आवृत्ति इसके घूमने की आवृत्ति से निर्धारित होती है और इसलिए इसे लगातार बदलते रहना चाहिए। इसका मतलब है कि परमाणु का विकिरण स्पेक्ट्रम निरंतर, निरंतर होना चाहिए। इस मॉडल के अनुसार, परमाणु की विकिरण आवृत्ति यांत्रिक कंपन आवृत्ति के बराबर होनी चाहिए या इसका गुणक होना चाहिए, जो बामर सूत्र के साथ असंगत है। इस प्रकार, रदरफोर्ड का सिद्धांत स्थिर परमाणुओं के अस्तित्व या उनके लाइन स्पेक्ट्रा की उपस्थिति की व्याख्या नहीं कर सका।

प्रकाश का क्वांटम सिद्धांत

1900 में एम. प्लैंकने दिखाया कि विकिरण उत्सर्जित करने के लिए एक गर्म शरीर की क्षमता को केवल यह मानकर मात्रात्मक रूप से वर्णित किया जा सकता है कि विकिरण ऊर्जा लगातार नहीं, बल्कि विवेक से उत्सर्जित और अवशोषित होती है, अर्थात। अलग भागों में - क्वांटा। साथ ही, ऊर्जा इऐसा प्रत्येक भाग एक संबंध द्वारा विकिरण की आवृत्ति से संबंधित है जिसे कहा जाता है प्लैंक के समीकरण:

खुद प्लैंक लंबे समय तकमाना जाता है कि क्वांटा द्वारा प्रकाश का उत्सर्जन और अवशोषण विकिरण करने वाले पिंडों का एक गुण है, न कि स्वयं विकिरण का, जो किसी भी ऊर्जा को रखने में सक्षम है और इसलिए इसे लगातार अवशोषित किया जा सकता है। हालांकि, 1905 में आइंस्टाइन, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना का विश्लेषण करते हुए, इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि विद्युत चुम्बकीय (उज्ज्वल) ऊर्जा केवल क्वांटा के रूप में मौजूद है और इसलिए, विकिरण अविभाज्य सामग्री "कणों" (फोटॉन) की एक धारा है, जिसकी ऊर्जा है निर्धारित प्लैंक का समीकरण.

प्रकाश विद्युत प्रभावकिसी धातु द्वारा उस पर आपतित प्रकाश की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन कहलाता है। 1888-1890 में इस घटना का विस्तार से अध्ययन किया गया था। ए. जी. स्टोलेटोव. यदि आप सेटअप को वैक्यूम में रखते हैं और प्लेट पर लगाते हैं एमनकारात्मक क्षमता है, तो सर्किट में कोई करंट नहीं देखा जाएगा, क्योंकि प्लेट और ग्रिड के बीच की जगह में कोई चार्ज कण नहीं हैं जो ले जा सकते हैं बिजली. लेकिन जब प्लेट को एक प्रकाश स्रोत से रोशन किया जाता है, तो गैल्वेनोमीटर एक करंट (जिसे फोटोक्रेक्ट कहा जाता है) की घटना का पता लगाता है, जिसके वाहक धातु से प्रकाश द्वारा निकाले गए इलेक्ट्रॉन होते हैं।

यह पता चला कि जब प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन होता है, तो केवल धातु द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या में परिवर्तन होता है, अर्थात। फोटो करंट ताकत। लेकिन धातु से उत्सर्जित प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की अधिकतम गतिज ऊर्जा रोशनी की तीव्रता पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि तभी बदलती है जब धातु पर प्रकाश की घटना की आवृत्ति में परिवर्तन होता है। यह तरंग दैर्ध्य में वृद्धि (यानी आवृत्ति में कमी के साथ) के साथ है कि धातु द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा कम हो जाती है, और फिर, प्रत्येक धातु के लिए निर्धारित तरंग दैर्ध्य पर, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव गायब हो जाता है और बहुत अधिक दिखाई नहीं देता है उच्च प्रकाश तीव्रता। इसलिए, जब लाल या नारंगी प्रकाश से रोशन किया जाता है, तो सोडियम एक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव नहीं दिखाता है और केवल 590 एनएम (पीली रोशनी) से कम तरंग दैर्ध्य पर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करना शुरू कर देता है; लिथियम में, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और भी कम पाया जाता है तरंग दैर्ध्य, 516 एनएम से शुरू ( हरी बत्ती); और दृश्य प्रकाश की क्रिया के तहत प्लैटिनम से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना बिल्कुल भी नहीं होता है और केवल तभी शुरू होता है जब प्लैटिनम पराबैंगनी किरणों से विकिरणित होता है।

प्रकाश के शास्त्रीय तरंग सिद्धांत के दृष्टिकोण से फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के ये गुण पूरी तरह से अकथनीय हैं, जिसके अनुसार प्रभाव (किसी धातु के लिए) केवल धातु की सतह द्वारा प्रति इकाई समय में अवशोषित ऊर्जा की मात्रा से निर्धारित किया जाना चाहिए, लेकिन धातु पर आपतित विकिरण के प्रकार पर निर्भर नहीं होना चाहिए। हालाँकि, इन समान गुणों को एक सरल और ठोस व्याख्या प्राप्त होती है यदि हम यह मान लें कि विकिरण में अलग-अलग भाग, फोटॉन, एक अच्छी तरह से परिभाषित ऊर्जा के साथ होते हैं।

वास्तव में, धातु में एक इलेक्ट्रॉन धातु के परमाणुओं से बंधा होता है, इसलिए इसे बाहर निकालने के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है। यदि फोटॉन में आवश्यक मात्रा में ऊर्जा है (और फोटॉन की ऊर्जा विकिरण की आवृत्ति से निर्धारित होती है), तो इलेक्ट्रॉन को बाहर निकाल दिया जाएगा, और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव देखा जाएगा। धातु के साथ बातचीत की प्रक्रिया में, फोटॉन पूरी तरह से इलेक्ट्रॉन को अपनी ऊर्जा छोड़ देता है, क्योंकि फोटॉन को भागों में विभाजित नहीं किया जा सकता है। फोटॉन की ऊर्जा आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉन और धातु के बीच के बंधन को तोड़ने पर और आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉन को गति की गतिज ऊर्जा प्रदान करने पर खर्च की जाएगी। इसलिए, किसी धातु से बाहर निकले इलेक्ट्रॉन की अधिकतम गतिज ऊर्जा, फोटॉन ऊर्जा और धातु परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉन की बंधन ऊर्जा के बीच के अंतर से अधिक नहीं हो सकती है। नतीजतन, धातु की सतह पर प्रति यूनिट समय में फोटॉन घटना की संख्या में वृद्धि के साथ (यानी, रोशनी की तीव्रता में वृद्धि के साथ), केवल धातु से निकाले गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि होगी, जिससे वृद्धि होगी प्रकाश धारा, लेकिन प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा में वृद्धि नहीं होगी। यदि फोटॉन ऊर्जा एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा से कम है, तो धातु पर आपतित फोटॉन की किसी भी संख्या के लिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव नहीं देखा जाएगा, अर्थात। किसी भी प्रकाश तीव्रता पर।

प्रकाश का क्वांटम सिद्धांत, विकसित आइंस्टाइनन केवल फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के गुणों की व्याख्या करने में सक्षम था, बल्कि प्रकाश की रासायनिक क्रिया के नियम भी, तापमान पर निर्भरताठोस पदार्थों की ऊष्मा क्षमता और कई अन्य घटनाएं। यह परमाणुओं और अणुओं की संरचना के बारे में विचारों के विकास में अत्यंत उपयोगी साबित हुआ।

यह प्रकाश के क्वांटम सिद्धांत का अनुसरण करता है कि फोटॉन टूटने में असमर्थ है: यह पूरी तरह से धातु के इलेक्ट्रॉन के साथ बातचीत करता है, इसे प्लेट से बाहर निकालता है; समग्र रूप से, यह फोटोग्राफिक फिल्म के प्रकाश-संवेदनशील पदार्थ के साथ भी संपर्क करता है, जिससे यह एक निश्चित बिंदु पर काला हो जाता है, और इसी तरह। इस अर्थ में, फोटॉन एक कण की तरह व्यवहार करता है, अर्थात। कणिका गुण प्रदर्शित करता है। हालांकि, फोटॉन में तरंग गुण भी होते हैं: यह प्रकाश के प्रसार की तरंग प्रकृति में प्रकट होता है, फोटॉन की हस्तक्षेप और विवर्तन की क्षमता में। एक फोटॉन शब्द के शास्त्रीय अर्थ में एक कण से भिन्न होता है कि अंतरिक्ष में इसकी सटीक स्थिति, किसी भी तरंग की सटीक स्थिति की तरह, निर्दिष्ट नहीं की जा सकती। लेकिन यह "शास्त्रीय" लहर से भी अलग है - भागों में विभाजित करने में असमर्थता। कणिका और तरंग गुणों को मिलाकर, फोटॉन, कड़ाई से बोल रहा है, न तो एक कण है और न ही एक लहर है - इसमें एक कणिका-लहर द्वैत है।

विवरण श्रेणी: परमाणु और परमाणु नाभिक का भौतिकी पोस्ट किया गया 03/10/2016 18:27 दृश्य: 4106

प्राचीन यूनानी और प्राचीन भारतीय वैज्ञानिकों और दार्शनिकों का मानना ​​था कि हमारे आस-पास के सभी पदार्थों में छोटे-छोटे कण होते हैं जो विभाजित नहीं होते हैं।

उन्हें यकीन था कि दुनिया में ऐसा कुछ भी नहीं है जो इन कणों से छोटा हो, जिसे वे कहते हैं परमाणुओं . और, वास्तव में, बाद में एंटोनी लावोसियर, मिखाइल लोमोनोसोव, जॉन डाल्टन जैसे प्रसिद्ध वैज्ञानिकों द्वारा परमाणुओं के अस्तित्व को साबित किया गया था। परमाणु को तक अविभाज्य माना जाता था देर से XIX- बीसवीं सदी की शुरुआत, जब यह पता चला कि ऐसा नहीं है।

इलेक्ट्रॉन की खोज। परमाणु का थॉमसन मॉडल

जोसेफ जॉन थॉमसन

1897 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जोसेफ जॉन थॉमसन ने चुंबकीय और में कैथोड किरणों के व्यवहार का प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन किया विद्युत क्षेत्रने पाया कि ये किरणें ऋणावेशित कणों की धारा हैं। इन कणों की गति की गति प्रकाश की गति से कम थी। इसलिए, उनके पास द्रव्यमान था। वे कहां से आए हैं? वैज्ञानिक ने सुझाव दिया कि ये कण परमाणु का हिस्सा हैं। उसने उन्हें बुलाया कणिकाएं . बाद में उन्हें बुलाया गया इलेक्ट्रॉनों . इस प्रकार इलेक्ट्रॉन की खोज ने परमाणु की अविभाज्यता के सिद्धांत को समाप्त कर दिया।

परमाणु का थॉमसन मॉडल

थॉमसन ने पहला प्रस्ताव रखा इलेक्ट्रॉनिक मॉडलपरमाणु। इसके अनुसार परमाणु एक गोला है, जिसके अंदर एक आवेशित पदार्थ होता है, जिसका धनात्मक आवेश पूरे आयतन में समान रूप से वितरित होता है। और इस पदार्थ में, एक गोखरू में किशमिश की तरह, इलेक्ट्रॉनों को आपस में जोड़ा जाता है। सामान्य तौर पर, परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होता है। इस मॉडल को "प्लम पुडिंग मॉडल" कहा जाता था।

लेकिन थॉमसन का मॉडल गलत निकला, जो साबित हुआ ब्रिटिश भौतिक विज्ञानीसर अर्नेस्ट रदरफोर्ड।

रदरफोर्ड का अनुभव

अर्नेस्ट रदरफोर्ड

एक परमाणु वास्तव में कैसे व्यवस्थित होता है? रदरफोर्ड ने 1909 में जर्मन भौतिक विज्ञानी हैंस गीगर और न्यूजीलैंड के भौतिक विज्ञानी अर्न्स्ट मार्सडेन के साथ मिलकर किए गए अपने प्रयोग के बाद इस प्रश्न का उत्तर दिया।

रदरफोर्ड का अनुभव

प्रयोग का उद्देश्य अल्फा कणों की मदद से परमाणु का अध्ययन करना था, जिसका एक केंद्रित बीम, बड़ी गति से उड़ते हुए, सबसे पतली सोने की पन्नी को निर्देशित किया गया था। पन्नी के पीछे एक ल्यूमिनसेंट स्क्रीन थी। जब कण इससे टकराते थे, तो चमक दिखाई देती थी जिसे माइक्रोस्कोप के नीचे देखा जा सकता था।

यदि थॉमसन सही है, और परमाणु इलेक्ट्रॉनों के एक बादल से बना है, तो कणों को बिना विक्षेपित हुए आसानी से पन्नी के माध्यम से उड़ना चाहिए। चूँकि अल्फा कण का द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से लगभग 8000 गुना अधिक हो जाता है, इसलिए इलेक्ट्रॉन उस पर कार्य नहीं कर सकता और अपने प्रक्षेप पथ को एक बड़े कोण पर विचलित कर सकता है, जैसे कि 10 ग्राम कंकड़ एक चलती कार के प्रक्षेपवक्र को नहीं बदल सकता है।

लेकिन व्यवहार में, सब कुछ अलग निकला। अधिकांश कण वास्तव में पन्नी के माध्यम से उड़ गए, व्यावहारिक रूप से एक छोटे कोण से विचलित या विचलित नहीं हुए। लेकिन कुछ कण काफी हद तक विचलित हो गए या वापस उछल गए, जैसे कि उनके रास्ते में किसी तरह की बाधा हो। जैसा कि रदरफोर्ड ने खुद कहा था, यह उतना ही अविश्वसनीय था जैसे कि 15 इंच का प्रक्षेप्य टिशू पेपर के एक टुकड़े से टकरा गया हो।

किस कारण से कुछ अल्फा कणों ने दिशा को इतना बदल दिया? वैज्ञानिक ने सुझाव दिया कि इसका कारण परमाणु का एक हिस्सा था, जो बहुत कम मात्रा में केंद्रित था और एक सकारात्मक चार्ज था। उसने उसका नाम एक परमाणु का नाभिक.

रदरफोर्ड के परमाणु का ग्रहीय मॉडल

परमाणु का रदरफोर्ड मॉडल

रदरफोर्ड इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि परमाणु में परमाणु के केंद्र में स्थित घनी धनात्मक आवेशित नाभिक और ऋणात्मक आवेश वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है। सामान्य तौर पर, परमाणु तटस्थ होता है। नाभिक का धनात्मक आवेश परमाणु में सभी इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेशों के योग के बराबर होता है। लेकिन इलेक्ट्रॉन नाभिक में एम्बेडेड नहीं होते हैं, जैसा कि थॉमसन के मॉडल में है, लेकिन इसके चारों ओर घूमते हैं जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं। इलेक्ट्रॉनों का घूर्णन नाभिक से उन पर लगने वाले कूलम्ब बल की क्रिया के अंतर्गत होता है। इलेक्ट्रॉनों के घूमने की गति बहुत बड़ी होती है। कोर की सतह के ऊपर, वे एक प्रकार का बादल बनाते हैं। प्रत्येक परमाणु का अपना इलेक्ट्रॉन बादल होता है, जो ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है। इस कारण से, वे "एक साथ चिपकते नहीं" हैं, लेकिन एक दूसरे को पीछे हटाते हैं।

इसकी समानता के कारण सौर प्रणालीरदरफोर्ड के मॉडल को ग्रहीय कहा जाता था।

परमाणु क्यों होता है

हालांकि, परमाणु का रदरफोर्ड मॉडल यह समझाने में विफल रहा कि परमाणु इतना स्थिर क्यों है। दरअसल, शास्त्रीय भौतिकी के नियमों के अनुसार, एक इलेक्ट्रॉन, कक्षा में घूमता है, त्वरण के साथ चलता है, इसलिए, यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण करता है और ऊर्जा खो देता है। अंत में, यह ऊर्जा समाप्त होनी चाहिए, और इलेक्ट्रॉन को नाभिक में गिरना चाहिए। यदि ऐसा होता, तो परमाणु केवल 10 -8 s के लिए ही मौजूद रह सकता था। लेकिन ऐसा क्यों नहीं हो रहा है?

इस घटना का कारण बाद में डेनिश भौतिक विज्ञानी नील्स बोहर द्वारा समझाया गया था। उन्होंने सुझाव दिया कि एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन केवल निश्चित कक्षाओं में चलते हैं, जिन्हें "अनुमत कक्षा" कहा जाता है। उन पर होने के कारण, वे ऊर्जा विकीर्ण नहीं करते हैं। और ऊर्जा का उत्सर्जन या अवशोषण तभी होता है जब एक इलेक्ट्रॉन एक अनुमत कक्षा से दूसरी कक्षा में जाता है। यदि यह एक दूर की कक्षा से नाभिक के करीब एक संक्रमण है, तो ऊर्जा विकीर्ण होती है, और इसके विपरीत। विकिरण भागों में होता है, जिन्हें कहा जाता है क्वांटा.

यद्यपि रदरफोर्ड द्वारा वर्णित मॉडल परमाणु की स्थिरता की व्याख्या नहीं कर सका, इसने इसकी संरचना के अध्ययन में महत्वपूर्ण प्रगति की अनुमति दी।

1903 में, अंग्रेजी वैज्ञानिक थॉमसन ने परमाणु का एक मॉडल प्रस्तावित किया, जिसे मजाक में "किशमिश के साथ रोटी" कहा जाता था। उनके अनुसार परमाणु एक समान धन आवेश वाला गोला होता है, जिसमें ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन किशमिश की तरह प्रतिच्छेदित होते हैं।

हालांकि, परमाणु के आगे के अध्ययनों से पता चला है कि यह सिद्धांत अस्थिर है। और कुछ साल बाद, एक और अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी रदरफोर्ड ने प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित की। परिणामों के आधार पर, उन्होंने परमाणु की संरचना के बारे में एक परिकल्पना बनाई, जिसे अभी भी दुनिया भर में मान्यता प्राप्त है।

रदरफोर्ड का अनुभव: परमाणु के उनके मॉडल का प्रस्ताव

अपने प्रयोगों में, रदरफोर्ड ने पतली सोने की पन्नी के माध्यम से अल्फा कणों की एक किरण पारित की। सोने को इसकी प्लास्टिसिटी के लिए चुना गया था, जिससे अणुओं की लगभग एक परत मोटी, बहुत पतली पन्नी बनाना संभव हो गया। पन्नी के पीछे एक विशेष स्क्रीन थी जो उस पर गिरने वाले अल्फा कणों द्वारा बमबारी करते समय प्रकाशित हुई थी। थॉमसन के सिद्धांत के अनुसार, अल्फा कणों को बिना किसी बाधा के पन्नी से गुजरना चाहिए था, जो पक्षों की ओर थोड़ा सा विचलित होता था। हालाँकि, यह पता चला कि कुछ कण इस तरह से व्यवहार करते हैं, और एक बहुत छोटा हिस्सा वापस उछल जाता है, मानो किसी चीज से टकरा रहा हो।

यानी यह पाया गया कि परमाणु के अंदर कुछ ठोस और छोटा होता है, जिससे अल्फा कण उछलते हैं। यह तब था जब रदरफोर्ड ने परमाणु की संरचना का एक ग्रहीय मॉडल प्रस्तावित किया था। रदरफोर्ड के परमाणु के ग्रहीय मॉडल ने उनके और उनके सहयोगियों दोनों के प्रयोगों के परिणामों की व्याख्या की। आज तक पेश नहीं किया गया सबसे अच्छा मॉडल, हालांकि इस सिद्धांत के कुछ पहलू अभी भी विज्ञान के कुछ बहुत ही संकीर्ण क्षेत्रों में अभ्यास के अनुरूप नहीं हैं। लेकिन मूल रूप से, परमाणु का ग्रहीय मॉडल सबसे उपयोगी है। यह मॉडल क्या है?

परमाणु की संरचना का ग्रहीय मॉडल

जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि एक परमाणु की तुलना किसी ग्रह से की जाती है। इस मामले में, ग्रह एक परमाणु का केंद्रक है। और इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर काफी बड़ी दूरी पर चक्कर लगाते हैं, जैसे उपग्रह ग्रह के चारों ओर घूमते हैं। केवल इलेक्ट्रॉनों के घूमने की गति सबसे तेज उपग्रह के घूमने की गति से सैकड़ों हजारों गुना अधिक है। इसलिए, अपने घूर्णन के दौरान, इलेक्ट्रॉन नाभिक की सतह के ऊपर एक बादल बनाता है, जैसा कि वह था। और इलेक्ट्रॉनों के मौजूदा आवेश अन्य नाभिकों के आसपास अन्य इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाए गए समान आवेशों को पीछे हटाते हैं। इसलिए, परमाणु "एक साथ चिपकते नहीं" हैं, लेकिन एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर स्थित हैं।

और जब हम कणों की टक्कर के बारे में बात करते हैं, तो हमारा मतलब है कि वे एक दूसरे के पास पर्याप्त दूरी पर पहुंचते हैं और उनके आरोपों के क्षेत्र से पीछे हट जाते हैं। कोई सीधा संपर्क नहीं है। पदार्थ के कण आम तौर पर बहुत दूर होते हैं। अगर, किसी भी तरह से, किसी भी पिंड के कणों को एक साथ पटक दिया जा सकता है, तो यह अरबों के कारक से सिकुड़ जाएगा। पृथ्वी एक सेब से भी छोटी हो जाएगी। तो किसी भी पदार्थ का मुख्य आयतन, जो अजीब लग सकता है, एक शून्य द्वारा कब्जा कर लिया जाता है जिसमें आवेशित कण स्थित होते हैं, जो बातचीत के इलेक्ट्रॉनिक बलों द्वारा दूरी पर होते हैं।