տուն > մեքենաշինություն

Ատոմի կառուցվածքի ինչպիսի մոդել է առաջարկել Ռադերֆորդը։ Ատոմի որոշ պատմական և ժամանակակից մոդելներ

Ատոմի պատմական մոդելները1 արտացոլում են գիտության զարգացման որոշակի ժամանակաշրջանին համապատասխանող գիտելիքների մակարդակները։

Ատոմային մոդելների մշակման առաջին փուլը բնութագրվում էր դրա կառուցվածքի վերաբերյալ փորձարարական տվյալների բացակայությամբ։

Բացատրելով միկրոտիեզերքի երևույթները՝ գիտնականները մակրոտիեզերքում անալոգիաներ էին փնտրում՝ հենվելով դասական մեխանիկայի օրենքների վրա։

Քիմիական ատոմիզմի ստեղծող Ջ. Դալթոնը (1803 թ.), ենթադրել է, որ նույն ատոմները. քիմիական տարրնույն գնդաձև ամենափոքր և հետևաբար անբաժան մասնիկներն են։

Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ժան Բատիստ Պերինը (1901) առաջարկեց մի մոդել, որն իրականում կանխատեսում էր «մոլորակային» մոդելը: Այս մոդելի համաձայն՝ ատոմի կենտրոնում գտնվում է դրական լիցքավորված միջուկը, որի շուրջ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները շարժվում են որոշակի ուղեծրերով, ինչպես Արեգակի շուրջ մոլորակները։ Պերինի մոդելը չգրավեց գիտնականների ուշադրությունը, քանի որ այն տալիս էր ատոմի միայն որակական, բայց ոչ քանակական բնութագիրը (նկ. 7-ում դա ցույց է տալիս ատոմային միջուկի լիցքի և թվի անհամապատասխանությունը. էլեկտրոններ):

1902 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Ուիլյամ Թոմսոնը (Քելվին) զարգացրեց ատոմի գաղափարը որպես դրական լիցքավորված գնդաձև մասնիկ, որի ներսում բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները տատանվում են (ճառագայթում և կլանում են էներգիան): Քելվինը ուշադրություն հրավիրեց այն փաստի վրա, որ էլեկտրոնների թիվը հավասար է ոլորտի դրական լիցքին, հետևաբար, ընդհանուր առմամբ, ատոմը էլեկտրական լիցք չունի (նկ. 7)։

Մեկ տարի անց գերմանացի ֆիզիկոս Ֆիլիպ Լենարդն առաջարկեց մի մոդել, ըստ որի ատոմը խոռոչ գունդ է, որի ներսում կան էլեկտրական դիպոլներ (դինամիդներ)։ Այս դիպոլների զբաղեցրած ծավալը շատ ավելի քիչ է, քան ոլորտի ծավալը, իսկ ատոմի հիմնական մասը դատարկ է։

Ըստ ճապոնացի ֆիզիկոս Գոնտարո (Հանտարո) Նագաոկայի (1904) գաղափարների, դրական լիցքավորված միջուկը գտնվում է ատոմի կենտրոնում, և էլեկտրոնները տարածության մեջ շարժվում են միջուկի շուրջը հարթ օղակներով, որոնք նման են Սատուրն մոլորակի օղակներին (սա մոդելը կոչվում էր «Սատուրնյան» ատոմ): Գիտնականների մեծամասնությունը ուշադրություն չի դարձրել Նագաոկայի գաղափարներին, թեև նրանք որոշ չափով ընդհանուր բան ունեն ատոմային ուղեծրի ժամանակակից գաղափարի հետ:

Դիտարկված մոդելներից և ոչ մեկը (նկ. 7) չի բացատրել, թե ինչպես են քիմիական տարրերի հատկությունները կապված դրանց ատոմների կառուցվածքի հետ:

Բրինձ. 7. Ատոմի որոշ պատմական մոդելներ

1907 թվականին Ջ. Ջ. Թոմսոնը առաջարկեց ատոմի կառուցվածքի ստատիկ մոդել՝ ներկայացնելով ատոմը որպես դրական էլեկտրականությամբ լիցքավորված գնդաձև մասնիկ, որտեղ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները բաշխված են հավասարաչափ ( մոդել"պուդինգ«, նկ. 7):

Մաթեմատիկական հաշվարկները ցույց են տվել, որ ատոմի էլեկտրոնները պետք է տեղակայվեն համակենտրոն դասավորված օղակների վրա։ Թոմսոնը շատ արեց կարևոր եզրակացությունՔիմիական տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխության պատճառը կապված է հատկանիշների հետ էլեկտրոնային կառուցվածքընրանց ատոմները. Դրա շնորհիվ Թոմսոնի ատոմի մոդելը բարձր գնահատվեց իր ժամանակակիցների կողմից։ Այնուամենայնիվ, այն չի բացատրել որոշ երևույթներ, օրինակ՝ α-մասնիկների ցրումը դրանց միջով անցնելու ժամանակ. մետաղական ափսե.

Հիմնվելով ատոմի մասին իր պատկերացումների վրա՝ Թոմսոնը դուրս բերեց α-մասնիկների միջին շեղումը հաշվարկելու բանաձևը, և ​​այս հաշվարկը ցույց տվեց, որ մեծ անկյուններում այդպիսի մասնիկների ցրման հավանականությունը մոտ է զրոյի։ Այնուամենայնիվ, փորձնականորեն ապացուցվել է, որ ոսկե փայլաթիթեղի վրա ընկած ութ հազար ալֆա մասնիկներից մեկը շեղվում է 90°-ից ավելի անկյան տակ: Սա հակասում էր Թոմսոնի մոդելին, որը ենթադրում էր շեղումներ միայն փոքր անկյուններում։

Էռնեստ Ռադերֆորդը, ամփոփելով փորձարարական տվյալները, 1911 թվականին առաջարկեց ատոմի կառուցվածքի «մոլորակային» (երբեմն կոչվում է «միջուկային») մոդել, ըստ որի ատոմի զանգվածի 99,9%-ը և նրա դրական լիցքը կենտրոնացած են շատ փոքր միջուկում։ իսկ բացասաբար լիցքավորված էլեկտրոնները, այն թիվը, որը հավասար է միջուկի լիցքին, պտտվում են նրա շուրջը, ինչպես արեգակնային համակարգի մոլորակները1 (նկ. 7):

Ռադերֆորդը իր ուսանողների հետ փորձեր է կազմակերպել, որոնք հնարավորություն են տվել ուսումնասիրել ատոմի կառուցվածքը (նկ. 8): Դրական լիցքավորված մասնիկների (α-մասնիկներ) հոսքը ուղղվեց դեպի բարակ մետաղական (ոսկի) փայլաթիթեղի մակերես 2 ռադիոակտիվ ճառագայթման աղբյուրից 1։ Նրանց ճանապարհին տեղադրվեց լյումինեսցենտային էկրան 3, որը հնարավորություն տվեց դիտարկել α-մասնիկների հետագա շարժման ուղղությունը։

Բրինձ. 8. Ռադերֆորդի փորձը

Պարզվել է, որ α-մասնիկների մեծ մասն անցել է փայլաթիթեղի միջով՝ գործնականում չփոխելով ուղղությունը։ Միայն առանձին մասնիկները (միջինը տասը հազարից մեկը) շեղվեցին և թռան գրեթե հակառակ ուղղությամբ։ Եզրակացվեց, որ ատոմի զանգվածի մեծ մասը կենտրոնացած է դրական լիցքավորված միջուկում, ինչի պատճառով α-մասնիկները այնքան ուժեղ են շեղված (նկ. 9):

Բրինձ. 9. α-մասնիկների ցրում ատոմային միջուկով

Ատոմում շարժվող էլեկտրոնները, էլեկտրամագնիսականության օրենքներին համապատասխան, պետք է էներգիա ճառագեն և կորցնելով այն, ձգվեն դեպի հակառակ լիցքավորված միջուկը և, հետևաբար, «ընկնեն» նրա վրա։ Սա պետք է հանգեցնի ատոմի անհետացմանը, բայց քանի որ դա տեղի չունեցավ, եզրակացվեց, որ այս մոդելը անբավարար է:

20-րդ դարի սկզբին գերմանացի ֆիզիկոս Մաքս Պլանկը և տեսական ֆիզիկոս Ալբերտ Էյնշտեյնը ստեղծեցին լույսի քվանտային տեսությունը։ Համաձայն այս տեսության՝ ճառագայթային էներգիան, ինչպիսին լույսն է, արտանետվում և կլանվում է ոչ թե անընդհատ, այլ առանձին մասերով (քվանտա)։ Ընդ որում, էներգիայի քվանտի արժեքը տարբեր ճառագայթումների համար նույնը չէ և համաչափ է էլեկտրամագնիսական ալիքի տատանումների հաճախականությանը. E = hν, որտեղ h. – Պլանկի հաստատունը հավասար է 6,6266 10 -34 Ջ վրկ, ν-ը ճառագայթման հաճախականությունն է։ Այս էներգիան կրում են լույսի մասնիկները. ֆոտոններ.

Փորձելով արհեստականորեն համատեղել դասական մեխանիկայի և քվանտային տեսության օրենքները, դանիացի ֆիզիկոս Նիլս Բորը 1913 թվականին լրացրեց Ռադերֆորդի ատոմի մոդելը ատոմում էլեկտրոնների էներգիայի աստիճանական (դիսկրետ) փոփոխության մասին երկու պոստուլատներով: Բորը կարծում էր, որ ջրածնի ատոմում էլեկտրոնը կարող է տեղակայվել միայն լավ սահմանված վրա անշարժ ուղեծրեր, որոնց շառավիղները միմյանց հետ կապված են որպես քառակուսիներ բնական թվեր (1 2: 2 2: 3 2: ... :p 2). Էլեկտրոնները շարժվում են շուրջը ատոմային միջուկանշարժ ուղեծրերում։ Ատոմը գտնվում է կայուն վիճակում՝ առանց էներգիա կլանելու կամ արտանետելու. սա Բորի առաջին պոստուլատն է։ Երկրորդ պոստուլատի համաձայն՝ էներգիայի արտանետումը տեղի է ունենում միայն այն ժամանակ, երբ էլեկտրոնը շարժվում է դեպի ատոմային միջուկին ավելի մոտ ուղեծիր։ Երբ էլեկտրոնը շարժվում է դեպի ավելի հեռավոր ուղեծիր, էներգիան կլանում է ատոմը: Այս մոդելը բարելավվել է 1916 թվականին գերմանացի տեսական ֆիզիկոս Առնոլդ Զոմմերֆելդի կողմից, ով մատնանշել է էլեկտրոնների շարժումը երկայնքով։ էլիպսաձեւ ուղեծրեր.

մոլորակային մոդելիր տեսանելիության և Բորի պոստուլատների շնորհիվ, երկար ժամանակօգտագործվում է ատոմային և մոլեկուլային երևույթները բացատրելու համար։ Սակայն պարզվեց, որ ատոմում էլեկտրոնի շարժումը, ատոմի կայունությունն ու հատկությունները, ի տարբերություն մոլորակների շարժման և Արեգակնային համակարգի կայունության, չեն կարող նկարագրվել դասական մեխանիկայի օրենքներով։ Այս մեխանիկան հիմնված է Նյուտոնի օրենքների վրա, և դրա ուսումնասիրության առարկան մակրոսկոպիկ մարմինների շարժումն է, որը կատարվում է լույսի արագության համեմատ փոքր արագություններով։ Ատոմի կառուցվածքը նկարագրելու համար անհրաժեշտ է կիրառել միկրոմասնիկների երկակի կորպուսկուլյար ալիքային բնույթի քվանտային (ալիքային) մեխանիկայի հասկացությունները, որոնք ձևակերպվել են 1920-ական թվականներին տեսական ֆիզիկոսների կողմից՝ ֆրանսիացի Լուի դը Բրոյլի, գերմանացիներ Վերների կողմից։ Հայզենբերգը և Էրվին Շրյոդինգերը, անգլիացի Փոլ Դիրակը և այլք։

1924 թվականին Լուի դը Բրոլին առաջ քաշեց այն վարկածը, որ էլեկտրոնն ունի ալիքային հատկություններ (քվանտային մեխանիկայի առաջին սկզբունքը) և առաջարկեց նրա ալիքի երկարությունը հաշվարկելու բանաձև։ Ատոմի կայունությունը բացատրվում է նրանով, որ նրա մեջ գտնվող էլեկտրոնները շարժվում են ոչ թե ուղեծրերով, այլ միջուկի շուրջ տարածության որոշակի հատվածներում, որոնք կոչվում են ատոմային ուղեծրեր։ Էլեկտրոնը զբաղեցնում է ատոմի գրեթե ամբողջ ծավալը և չի կարող «ընկնել միջուկի վրա», որը գտնվում է նրա կենտրոնում։

1926 թվականին Շրյոդինգերը, շարունակելով էլեկտրոնի ալիքային հատկությունների մասին Լ. դե Բրոլիի գաղափարների զարգացումը, էմպիրիկ կերպով ընտրեց լարային թրթռման հավասարմանը նման մաթեմատիկական հավասարում, որը կարող է օգտագործվել ատոմում էլեկտրոնի կապող էներգիան հաշվարկելու համար. էներգիայի տարբեր մակարդակներ: Այս հավասարումը դարձել է քվանտային մեխանիկայի հիմնական հավասարումը։

Էլեկտրոնի ալիքային հատկությունների հայտնաբերումը ցույց տվեց, որ մակրոտիեզերքի մասին գիտելիքների տարածումը միկրոտիեզերքի օբյեկտներին անօրինական է: 1927-ին Հայզենբերգը հաստատեց, որ անհնար է որոշել էլեկտրոնի ճշգրիտ դիրքը որոշակի արագությամբ տարածության մեջ, հետևաբար, ատոմում էլեկտրոնի շարժման մասին պատկերացումները հավանական բնույթ են կրում (քվանտային մեխանիկայի երկրորդ սկզբունքը):

Ատոմի քվանտային մեխանիկական մոդելը (1926 թ.) նկարագրում է ատոմի վիճակը. մաթեմատիկական ֆունկցիաներև չունի երկրաչափական արտահայտություն (նկ. 10): Նման մոդելը չի ​​դիտարկում ատոմի կառուցվածքի դինամիկ բնույթը և էլեկտրոնի չափի հարցը որպես մասնիկ։ Ենթադրվում է, որ էլեկտրոնները զբաղեցնում են որոշակի էներգիայի մակարդակներ և էներգիա են արձակում կամ կլանում այլ մակարդակներին անցնելու ժամանակ։ Նկ. Էներգիայի 10 մակարդակները սխեմատիկորեն ցուցադրվում են որպես համակենտրոն օղակներ, որոնք տեղակայված են ատոմային միջուկից տարբեր հեռավորությունների վրա: Սլաքները ցույց են տալիս էլեկտրոնների անցումները միջև էներգիայի մակարդակներըև այս անցումներին ուղեկցող ֆոտոնների արտանետումը: Սխեման ցուցադրվում է որակապես և չի արտացոլում էներգիայի մակարդակների միջև իրական հեռավորությունները, որոնք կարող են տասնյակ անգամ տարբերվել միմյանցից:

1931 թվականին ամերիկացի գիտնական Գիլբերտ Ուայթը առաջին անգամ առաջարկեց ատոմային ուղեծրերի գրաֆիկական պատկերը և ատոմի «ուղեծրային» մոդելը (նկ. 10): Ատոմային ուղեծրերի մոդելներն օգտագործվում են արտացոլելու «էլեկտրոնների խտություն» հասկացությունը և ցուցադրելու բացասական լիցքի բաշխումը ատոմի միջուկի շուրջ կամ մոլեկուլում ատոմային միջուկների համակարգի շուրջ։


Բրինձ. 10. Պատմական եւ ժամանակակից մոդելներատոմ

1963 թվականին ամերիկացի նկարիչ, քանդակագործ և ինժեներ Քենեթ Սնելսոնը առաջարկեց ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների «օղակաձեւ մոդել» (Նկար 10), որը բացատրում է ատոմում էլեկտրոնների քանակական բաշխումը կայուն էլեկտրոնային թաղանթների վրա։ Յուրաքանչյուր էլեկտրոն մոդելավորվում է օղակաձև մագնիսով (կամ մագնիսական մոմենտ ունեցող էլեկտրական հոսանք ունեցող փակ միացումով): Օղակաձեւ մագնիսները ձգվում են միմյանց և օղակներից կազմում սիմետրիկ ձևեր. ringhedra. Մագնիսներում երկու բևեռների առկայությունը սահմանափակում է հնարավոր տարբերակներըօղակների հավաքներ. Կայուն էլեկտրոնային թաղանթների մոդելները օղակների ամենասիմետրիկ պատկերներն են՝ կազմված՝ հաշվի առնելով դրանց մագնիսական հատկությունների առկայությունը:

Էլեկտրոնի մեջ սպինի առկայությունը (տես բաժին 5) ատոմում կայուն էլեկտրոնային թաղանթների առաջացման հիմնական պատճառներից մեկն է։ Էլեկտրոնները զույգեր են կազմում հակառակ սպիններով։ Էլեկտրոնային զույգի կամ լցված ատոմային ուղեծրի օղակաձև մոդելը երկու օղակ է, որոնք տեղակայված են ատոմային միջուկի հակառակ կողմերում զուգահեռ հարթություններում: Երբ մեկից ավելի զույգ էլեկտրոններ գտնվում են ատոմի միջուկի մոտ, օղակ-էլեկտրոնները ստիպված են լինում փոխադարձ կողմնորոշվել՝ ձևավորելով էլեկտրոնային թաղանթ։ Այս դեպքում սերտորեն բաժանված օղակներն ունեն մագնիսական տարբեր ուղղություններ ուժային գծեր, որը նշվում է տարբեր գույնօղակներ, որոնք ներկայացնում են էլեկտրոնները:

Մոդելային փորձը ցույց է տալիս, որ բոլոր հնարավոր օղակաձև մոդելներից ամենակայունը 8 օղակների մոդելն է: Երկրաչափորեն մոդելը ձևավորվում է այնպես, կարծես գնդիկի տեսքով ատոմը բաժանված է 8 մասի (երեք անգամ կիսով չափ) և յուրաքանչյուր մասում տեղադրվում է մեկ օղակ-էլեկտրոն։ Օղակաձև մոդելներում օգտագործվում են երկու գույնի օղակներ՝ կարմիր և կապույտ, որոնք արտացոլում են դրական և բացասական նշանակությունէլեկտրոնի սպին։

«Ալիքի դեմքով մոդելը» (նկ. 10) նման է «օղակաձև» մոդելին, այն տարբերությամբ, որ ատոմի յուրաքանչյուր էլեկտրոն ներկայացված է «ալիքային» օղակով, որը պարունակում է ալիքների ամբողջ թիվ (ինչպես. առաջարկել է L. de Broglie):

Էլեկտրոնային թաղանթի էլեկտրոնների փոխազդեցությունը ատոմի այս մոդելի վրա ցուցադրվում է կապույտ և կարմիր «ալիքի» օղակների շփման կետերի համընկնումով կանգնած ալիքների հանգույցների հետ։

Ատոմի մոդելներն ունեն գոյության իրավունք և կիրառման սահմաններ։ Ատոմի ցանկացած մոդել մոտարկում է, որը պարզեցված ձևով արտացոլում է ատոմի մասին գիտելիքների որոշակի մասը: Բայց մոդելներից և ոչ մեկը լիովին չի արտացոլում ատոմի կամ դրա բաղկացուցիչ մասնիկների հատկությունները։

Շատ մոդելներ այսօր միայն պատմական հետաքրքրություն են ներկայացնում: Միկրոաշխարհի օբյեկտների մոդելներ կառուցելիս գիտնականները ապավինում էին այն ամենին, ինչը կարելի է ուղղակիորեն դիտարկել: Այսպես են հայտնվել Պերինի և Ռադերֆորդի (անալոգիա Արեգակնային համակարգի կառուցվածքի հետ), Նագաոկայի (մի տեսակ Սատուրն մոլորակ), Թոմսոնի («չամիչի պուդինգ») մոդելները։ Որոշ գաղափարներ մերժվեցին (Լենարդի դինամիկ մոդելը), մյուսները որոշ ժամանակ անց վերանայվեցին, բայց նոր, ավելի բարձր մակարդակով: տեսական մակարդակՓերինի և Քելվինի մոդելները մշակվել են Ռադերֆորդի և Թոմսոնի մոդելներում: Ատոմի կառուցվածքի մասին գաղափարներն անընդհատ բարելավվում են։ Որքանո՞վ է ճշգրիտ ժամանակակից՝ «քվանտ-մեխանիկական» մոդելը, ցույց կտա ժամանակը։ Այդ իսկ պատճառով պարույրի վերին մասում գծված է հարցական նշան՝ խորհրդանշելով ճանաչողության ուղին (նկ. 7):

Դրանք կարևոր քայլ դարձան ֆիզիկայի զարգացման գործում։ Ռադերֆորդի մոդելը մեծ նշանակություն ուներ։ Ատոմը որպես համակարգ և այն կազմող մասնիկները ավելի ճշգրիտ և մանրամասն ուսումնասիրվել են։ Դա հանգեցրեց այնպիսի գիտության հաջող զարգացմանը, ինչպիսին միջուկային ֆիզիկան է:

Հնագույն գաղափարներ նյութի կառուցվածքի մասին

Ենթադրությունը, որ շրջակա մարմինները կազմված են ամենափոքր մասնիկներից, արվել է դեռ հին ժամանակներում։ Այն ժամանակվա մտածողները ատոմը ներկայացնում էին որպես ցանկացած նյութի ամենափոքր և անբաժանելի մասնիկ։ Նրանք պնդում էին, որ տիեզերքում ատոմից փոքր ոչինչ չկա: Նման տեսակետներ են ունեցել հին հունական մեծ գիտնականներն ու փիլիսոփաները՝ Դեմոկրիտը, Լուկրեցիոսը, Էպիկուրը։ Այս մտածողների վարկածներն այսօր միավորված են «հին ատոմիզմ» անվան տակ։

Միջնադարյան ներկայացումներ

Անցել են անտիկ ժամանակները, և միջնադարում եղել են նաև գիտնականներ, որոնք տարբեր ենթադրություններ են արել նյութերի կառուցվածքի վերաբերյալ։ Այնուամենայնիվ, պատմության այդ ժամանակաշրջանում կրոնական փիլիսոփայական հայացքների գերակշռությունը և եկեղեցու հզորությունը ի սկզբանե խափանեցին մարդկային մտքի ցանկացած փորձ և ձգտում դեպի նյութապաշտական ​​գիտական ​​եզրակացություններ և բացահայտումներ: Ինչպես գիտեք, միջնադարյան ինկվիզիցիան իրեն շատ անբարյացակամ էր պահում այն ​​ժամանակվա գիտական ​​աշխարհի ներկայացուցիչների հետ։ Մնում է ասել, որ այն ժամանակվա պայծառ մտքերը ատոմի անբաժանելիության մասին հնությունից բխած գաղափար ունեին։

Հետազոտություններ 18-րդ և 19-րդ դարերում

18-րդ դարը նշանավորվեց նյութի տարրական կառուցվածքի ոլորտում լուրջ բացահայտումներով։ Հիմնականում այնպիսի գիտնականների ջանքերի շնորհիվ, ինչպիսիք են Անտուան ​​Լավուազեն, Միխայիլ Լոմոնոսովը և միմյանցից անկախ, նրանք կարողացան ապացուցել, որ ատոմներն իսկապես գոյություն ունեն: Բայց նրանց մասին հարցը ներքին կառուցվածքըբաց մնաց։ 18-րդ դարի վերջը նշանավորվեց այդպիսին նշանակալից իրադարձությունմեջ գիտական ​​աշխարհ, ինչպես Դ. Ի. Մենդելեևի կողմից քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի հայտնաբերումը: Սա այն ժամանակվա իսկապես հզոր բեկում էր և վերացրեց վարագույրը այն հասկացողության վրա, որ բոլոր ատոմներն ունեն մեկ բնույթ, որ դրանք կապված են միմյանց հետ: Ավելի ուշ՝ 19-րդ դարում, մեկ այլ կարևոր քայլ՝ ատոմի կառուցվածքի բացահայտման ուղղությամբ, ապացույցն էր, որ դրանցից որևէ մեկը պարունակում է էլեկտրոն։ Այս շրջանի գիտնականների աշխատանքը պարարտ հող պատրաստեց 20-րդ դարի հայտնագործությունների համար։

Թոմսոնի փորձերը

Անգլիացի ֆիզիկոս Ջոն Թոմսոնը 1897 թվականին ապացուցեց, որ ատոմների կազմը ներառում է բացասական լիցք ունեցող էլեկտրոններ։ Այս փուլում վերջնականապես ոչնչացվեցին այն կեղծ գաղափարները, թե ատոմը ցանկացած նյութի բաժանելիության սահմանն է։ Ինչպե՞ս Թոմսոնին հաջողվեց ապացուցել էլեկտրոնների գոյությունը։ Գիտնականն իր փորձերում էլեկտրոդներ տեղադրեց խիստ հազվադեպ գազերի մեջ և անցավ էլեկտրաէներգիա. Արդյունքը կաթոդային ճառագայթներն էին: Թոմսոնը ուշադիր ուսումնասիրել է նրանց առանձնահատկությունները և պարզել, որ դրանք լիցքավորված մասնիկների հոսք են, որոնք շարժվում են մեծ արագությամբ։ Գիտնականը կարողացել է հաշվարկել այս մասնիկների զանգվածը և դրանց լիցքը։ Նա նաև պարզել է, որ դրանք չեն կարող վերածվել չեզոք մասնիկների, քանի որ էլեկտրական լիցքնրանց բնույթի հիմքն է: Այդպես էին Թոմսոնը և ատոմի կառուցվածքի աշխարհում առաջին մոդելի ստեղծողը: Ըստ նրա՝ ատոմը դրական լիցքավորված նյութի մի փունջ է, որի մեջ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները հավասարաչափ բաշխված են։ Այս կառուցվածքը բացատրում է ատոմների ընդհանուր չեզոքությունը, քանի որ հակադիր լիցքերը հավասարակշռում են միմյանց։ Ջոն Թոմսոնի փորձերը անգնահատելի դարձան ատոմի կառուցվածքի հետագա ուսումնասիրության համար։ Այնուամենայնիվ, շատ հարցեր մնացին անպատասխան։

Ռադերֆորդի հետազոտությունը

Թոմսոնը հայտնաբերեց էլեկտրոնների գոյությունը, սակայն նրան չհաջողվեց ատոմում դրական լիցքավորված մասնիկներ գտնել։ ուղղեց այս թյուրիմացությունը 1911 թ. Փորձերի ժամանակ, ուսումնասիրելով ալֆա մասնիկների ակտիվությունը գազերում, նա հայտնաբերել է, որ ատոմում կան դրական լիցքավորված մասնիկներ։ Ռադերֆորդը տեսավ, որ երբ ճառագայթներն անցնում են գազի միջով կամ բարակ մետաղական թիթեղով, փոքր թվով մասնիկներ կտրուկ շեղվում են շարժման հետագիծից։ Նրանք բառացիորեն հետ են շպրտվել։ Գիտնականը կռահել է, որ այս վարքագիծը պայմանավորված է դրական լիցքավորված մասնիկների հետ բախմամբ։ Նման փորձերը ֆիզիկոսին թույլ տվեցին ստեղծել ատոմի կառուցվածքի Ռադերֆորդի մոդելը։

մոլորակային մոդել

Այժմ գիտնականի գաղափարները որոշ չափով տարբերվում էին Ջոն Թոմսոնի ենթադրություններից։ Տարբեր դարձան նաև նրանց ատոմների մոդելները։ թույլ տվեց նրան ստեղծել բոլորովին նոր տեսություն այս ոլորտում: Գիտնականի հայտնագործությունները որոշիչ են եղել հետագա զարգացումֆիզիկա. Ռադերֆորդի մոդելը նկարագրում է ատոմը որպես միջուկ, որը գտնվում է կենտրոնում, և էլեկտրոնները շարժվում են դրա շուրջը։ Միջուկը դրական լիցք ունի, իսկ էլեկտրոնները՝ բացասական։ Ռադերֆորդի ատոմի մոդելը ենթադրում էր էլեկտրոնների պտույտ միջուկի շուրջ որոշակի հետագծերով՝ ուղեծրերով: Գիտնականի հայտնագործությունը օգնեց բացատրել ալֆա մասնիկների շեղման պատճառը և խթան հանդիսացավ ատոմի միջուկային տեսության զարգացման համար։ Ռադերֆորդի ատոմի մոդելում նմանություն կա Արեգակնային համակարգի մոլորակների արեգակի շուրջ շարժման հետ։ Սա շատ ճշգրիտ և վառ համեմատություն է։ Ուստի Ռադերֆորդի մոդելը, որի դեպքում ատոմը շարժվում է միջուկի շուրջը ուղեծրով, կոչվում էր մոլորակային։

Նիլս Բորի ստեղծագործությունները

Երկու տարի անց դանիացի ֆիզիկոս Նիլս Բորը փորձեց միավորել ատոմի կառուցվածքի մասին գաղափարները քվանտային հատկությունների հետ։ լուսավոր հոսք. միջուկային մոդելՌադերֆորդի ատոմը գիտնականները դրել են որպես նրա հիմք նոր տեսություն. Ըստ Բորի՝ ատոմները պտտվում են միջուկի շուրջը շրջանաձև ուղեծրերով։ Շարժման նման հետագիծը հանգեցնում է էլեկտրոնների արագացման: Բացի այդ, այս մասնիկների Կուլոնյան փոխազդեցությունը ատոմի կենտրոնի հետ ուղեկցվում է էներգիայի ստեղծմամբ և սպառմամբ՝ տարածականը պահպանելու համար։ էլեկտրամագնիսական դաշտէլեկտրոնների շարժման պատճառով։ Նման պայմաններում բացասական լիցքավորված մասնիկները մի օր պետք է ընկնեն միջուկի վրա։ Բայց դա տեղի չի ունենում, ինչը վկայում է ատոմների՝ որպես համակարգերի ավելի մեծ կայունության մասին։ Նիլս Բորը հասկացավ, որ Մաքսվելի հավասարումներով նկարագրված դասական թերմոդինամիկայի օրենքները չեն գործում ներատոմային պայմաններում։ Ուստի գիտնականն իր առջեւ խնդիր է դրել դուրս բերել նոր օրինաչափություններ, որոնք վավերական կլինեն աշխարհում տարրական մասնիկներ.

Բորի պոստուլատները

Հիմնականում այն ​​պատճառով, որ գոյություն ուներ Ռադերֆորդի մոդելը, ատոմը և դրա բաղադրիչները լավ ուսումնասիրված էին, Նիլս Բորը կարողացավ մոտենալ իր պոստուլատների ստեղծմանը: Դրանցից առաջինն ասում է, որ ատոմն ունի, որտեղ այն չի փոխում իր էներգիան, մինչդեռ էլեկտրոնները շարժվում են ուղեծրերով՝ չփոխելով իրենց հետագիծը։ Համաձայն երկրորդ պոստուլատի՝ երբ էլեկտրոնը մի ուղեծրից մյուսն է շարժվում, էներգիան ազատվում կամ կլանվում է։ Այն հավասար է ատոմի նախորդ և հաջորդ վիճակների էներգիաների տարբերությանը։ Այս դեպքում, եթե էլեկտրոնը ցատկում է միջուկին ավելի մոտ ուղեծիր, ապա տեղի է ունենում ճառագայթում և հակառակը։ Չնայած այն հանգամանքին, որ էլեկտրոնների շարժումը քիչ նմանություն ունի ուղեծրի հետագծին, որը գտնվում է խիստ շրջանագծի մեջ, Բորի հայտնագործությունը հիանալի բացատրություն տվեց գծային սպեկտրի գոյության համար: Մոտավորապես միևնույն ժամանակ, ֆիզիկոսներ Հերցը և Ֆրանկը, ովքեր ապրում էին Գերմանիայում: , հաստատեց Նիլս Բորի տեսությունը ատոմի անշարժ, կայուն վիճակների գոյության և ատոմային էներգիայի արժեքների փոփոխության հնարավորության մասին։

Երկու գիտնականների համագործակցություն

Ի դեպ, Ռադերֆորդ երկար ժամանակՉկարողացան որոշել Գիտնականներ Մարսդենն ու Գայգերը փորձեցին վերստուգել Էռնեստ Ռադերֆորդի պնդումները և մանրամասն ու մանրակրկիտ փորձերի ու հաշվարկների արդյունքում եկան այն եզրակացության, որ հենց միջուկն է ատոմի ամենակարևոր հատկանիշը, և նրա ամբողջ լիցքը կենտրոնացած է դրա մեջ։ Հետագայում ապացուցվեց, որ միջուկի լիցքի արժեքը թվայինորեն հավասար է տարրի հերթական թվին. պարբերական համակարգԴ.Ի.Մենդելեևի տարրերը. Հետաքրքիր է, որ Նիլս Բորը շուտով հանդիպեց Ռադերֆորդին և լիովին համաձայնվեց նրա տեսակետների հետ: Հետագայում գիտնականները երկար ժամանակ միասին աշխատեցին նույն լաբորատորիայում։ Ռադերֆորդի մոդելը, ատոմը որպես տարրական լիցքավորված մասնիկներից բաղկացած համակարգ. այս ամենը Նիլս Բորը համարեց արդար և ընդմիշտ մի կողմ դրեց իր էլեկտրոնային մոդել. համատեղ գիտական ​​գործունեությունգիտնականները շատ հաջողակ են եղել և տվել են իրենց պտուղները: Նրանցից յուրաքանչյուրը խորացավ տարրական մասնիկների հատկությունների ուսումնասիրության մեջ և գիտության համար նշանակալի հայտնագործություններ արեց։ Հետագայում Ռադերֆորդը հայտնաբերեց և ապացուցեց միջուկային տարրալուծման հնարավորությունը, բայց սա մեկ այլ հոդվածի թեմա է։

Մանրամասներ Կատեգորիա՝ ատոմի և ատոմային միջուկի ֆիզիկա Տեղադրվել է 10.03.2016 18:27 Դիտումներ՝ 4106.

Հին հունական և հին հնդիկ գիտնականներն ու փիլիսոփաները կարծում էին, որ մեզ շրջապատող բոլոր նյութերը բաղկացած են չնչին մասնիկներից, որոնք չեն բաժանվում:

Նրանք վստահ էին, որ աշխարհում չկա մի բան, որն ավելի փոքր կլինի, քան այս մասնիկները, որոնք նրանք անվանում էին ատոմներ . Եվ, իսկապես, հետագայում ատոմների գոյությունն ապացուցեցին այնպիսի հայտնի գիտնականներ, ինչպիսիք են Անտուան ​​Լավուազեն, Միխայիլ Լոմոնոսովը, Ջոն Դալթոնը։ Ատոմը համարվում էր անբաժանելի մինչև 19-րդ դարի վերջ - 20-րդ դարի սկիզբ, երբ պարզվեց, որ դա այդպես չէ։

Էլեկտրոնի հայտնաբերումը. Ատոմի Թոմսոնի մոդելը

Ջոզեֆ Ջոն Թոմսոն

1897 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Ջոզեֆ Ջոն Թոմսոնը, փորձնականորեն ուսումնասիրելով կաթոդային ճառագայթների վարքը մագնիսական և. էլեկտրական դաշտեր, պարզել է, որ այս ճառագայթները բացասական լիցքավորված մասնիկների հոսք են։ Այս մասնիկների շարժման արագությունը լույսի արագությունից ցածր էր։ Հետեւաբար, նրանք ունեին զանգված: որտեղի՞ց են նրանք եկել։ Գիտնականը ենթադրել է, որ այս մասնիկները ատոմի մի մասն են։ Նա կանչեց նրանց մարմիններ . Ավելի ուշ նրանց կանչեցին էլեկտրոններ . Այսպիսով, էլեկտրոնի հայտնաբերումը վերջ դրեց ատոմի անբաժանելիության տեսությանը։

Ատոմի Թոմսոնի մոդելը

Թոմսոնն առաջարկեց ատոմի առաջին էլեկտրոնային մոդելը։ Ըստ այդմ՝ ատոմը գունդ է, որի ներսում գտնվում է լիցքավորված նյութ, որի դրական լիցքը հավասարաչափ բաշխված է ամբողջ ծավալով։ Եվ այս նյութի մեջ, ինչպես չամիչը բուլկի մեջ, էլեկտրոնները ցրված են։ Ընդհանուր առմամբ, ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է: Այս մոդելը կոչվում էր «սալորի պուդինգի մոդել»։

Բայց Թոմսոնի մոդելը սխալ է ստացվել, ինչն ապացուցվել է Բրիտանացի ֆիզիկոսՍըր Էռնեստ Ռադերֆորդ.

Ռադերֆորդի փորձը

Էռնեստ Ռադերֆորդ

Ինչպե՞ս է իրականում դասավորված ատոմը: Ռադերֆորդը այս հարցին պատասխան է տվել իր փորձից հետո, որն իրականացվել է 1909 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Հանս Գայգերի և նորզելանդացի ֆիզիկոս Էռնստ Մարսդենի հետ միասին։

Ռադերֆորդի փորձը

Փորձի նպատակն էր ուսումնասիրել ատոմը ալֆա մասնիկների օգնությամբ, որի կենտրոնացված ճառագայթը, մեծ արագությամբ թռչելով, ուղղվում էր դեպի ամենաբարակ ոսկե փայլաթիթեղը։ Փայլաթիթեղի հետևում լուսաշող էկրան էր։ Երբ մասնիկները բախվեցին դրա հետ, հայտնվեցին փայլատակումներ, որոնք կարելի էր դիտարկել մանրադիտակի տակ։

Եթե ​​Թոմսոնը ճիշտ է, և ատոմը կազմված է էլեկտրոնների ամպից, ապա մասնիկները պետք է հեշտությամբ թռչեն փայլաթիթեղի միջով՝ առանց շեղվելու: Քանի որ ալֆա մասնիկի զանգվածը գերազանցում էր էլեկտրոնի զանգվածը մոտ 8000 անգամ, էլեկտրոնը չէր կարող գործել նրա վրա և շեղել իր հետագիծը մեծ անկյան տակ, ինչպես որ 10 գ քարը չի կարող փոխել շարժվող մեքենայի հետագիծը:

Բայց գործնականում ամեն ինչ այլ կերպ ստացվեց։ Մասնիկների մեծ մասն իրականում թռավ փայլաթիթեղի միջով՝ գործնականում չշեղվելով կամ չշեղվելով փոքր անկյան տակ։ Բայց որոշ մասնիկներ բավականին զգալի շեղվեցին կամ նույնիսկ ետ վերադարձան, կարծես նրանց ճանապարհին ինչ-որ խոչընդոտ առաջացավ։ Ինչպես ինքն է ասել Ռադերֆորդը, դա այնքան անհավատալի էր, ասես 15 դյույմանոց արկը ցատկեց թղթի կտորից:

Ի՞նչն է պատճառ դարձել, որ որոշ ալֆա մասնիկներ այդքան փոխեն ուղղությունը: Գիտնականը ենթադրել է, որ դրա պատճառը ատոմի մի մասն է, որը կենտրոնացած է շատ փոքր ծավալի մեջ և ունի դրական լիցք։ Նա անվանեց նրան ատոմի միջուկը.

Ռադերֆորդի ատոմի մոլորակային մոդելը

Ռադերֆորդի ատոմի մոդելը

Ռադերֆորդը եկել է այն եզրակացության, որ ատոմը բաղկացած է ատոմի կենտրոնում տեղակայված խիտ դրական լիցքավորված միջուկից և բացասական լիցք ունեցող էլեկտրոններից։ Ատոմի գրեթե ողջ զանգվածը կենտրոնացած է միջուկում։ Ընդհանուր առմամբ, ատոմը չեզոք է: Միջուկի դրական լիցքը հավասար է ատոմի բոլոր էլեկտրոնների բացասական լիցքերի գումարին։ Բայց էլեկտրոնները ոչ թե միջուկում են, ինչպես Թոմսոնի մոդելում, այլ պտտվում են նրա շուրջը, ինչպես մոլորակները պտտվում են Արեգակի շուրջը: Էլեկտրոնների պտույտը տեղի է ունենում միջուկից նրանց վրա ազդող Կուլոնյան ուժի ազդեցության ներքո։ Էլեկտրոնների պտտման արագությունը հսկայական է։ Միջուկի մակերևույթի վերևում նրանք ձևավորում են մի տեսակ ամպ։ Յուրաքանչյուր ատոմ ունի իր էլեկտրոնային ամպը՝ բացասաբար լիցքավորված։ Այդ պատճառով նրանք ոչ թե «կպչում են», այլ վանում են միմյանց։

Արեգակնային համակարգի հետ իր նմանության պատճառով Ռադերֆորդի մոդելը կոչվեց մոլորակային:

Ինչու է ատոմը գոյություն ունի

Այնուամենայնիվ, Ռադերֆորդի ատոմի մոդելը չկարողացավ բացատրել, թե ինչու է ատոմն այդքան կայուն: Ի վերջո, դասական ֆիզիկայի օրենքների համաձայն, ուղեծրում պտտվող էլեկտրոնը շարժվում է արագացումով, հետևաբար, այն ճառագայթում է. էլեկտրամագնիսական ալիքներև կորցնում է էներգիան: Ի վերջո, այս էներգիան պետք է սպառվի, և էլեկտրոնը պետք է ընկնի միջուկը: Եթե ​​այդպես լիներ, ապա ատոմը կարող էր գոյություն ունենալ ընդամենը 10 -8 վրկ: Բայց ինչո՞ւ դա տեղի չի ունենում:

Այս երեւույթի պատճառը հետագայում բացատրեց դանիացի ֆիզիկոս Նիլս Բորը։ Նա առաջարկեց, որ ատոմի էլեկտրոնները շարժվեն միայն հաստատուն ուղեծրերով, որոնք կոչվում են «թույլատրված ուղեծրեր»։ Լինելով նրանց վրա՝ նրանք էներգիա չեն ճառագում։ Իսկ էներգիայի արտանետումը կամ կլանումը տեղի է ունենում միայն այն ժամանակ, երբ էլեկտրոնը տեղափոխվում է մի թույլատրված ուղեծրից մյուսը։ Եթե ​​դա հեռավոր ուղեծրից միջուկին ավելի մոտ ուղեծրից անցում է, ապա էներգիան ճառագայթվում է, և հակառակը: Ճառագայթումը տեղի է ունենում մասերով, որոնք կոչվում են քվանտա.

Թեև Ռադերֆորդի նկարագրած մոդելը չէր կարող բացատրել ատոմի կայունությունը, այն թույլ տվեց զգալի առաջընթացի հասնել նրա կառուցվածքի ուսումնասիրության մեջ։

Ատոմի մոլորակային մոդել

Ատոմի մոլորակային մոդել՝ միջուկ (կարմիր) և էլեկտրոններ (կանաչ)

Ատոմի մոլորակային մոդել, կամ Ռադերֆորդի մոդելը, - ատոմի կառուցվածքի պատմական մոդելը, որն առաջարկվել է Էռնեստ Ռադերֆորդի կողմից ալֆա մասնիկների ցրման փորձի արդյունքում։ Ըստ այս մոդելի՝ ատոմը կազմված է դրական լիցքավորված փոքր միջուկից, որի մեջ կենտրոնացած է ատոմի գրեթե ողջ զանգվածը, որի շուրջ շարժվում են էլեկտրոնները, ինչպես մոլորակները շարժվում են Արեգակի շուրջ։ Ատոմի մոլորակային մոդելը համապատասխանում է ատոմի կառուցվածքի մասին ժամանակակից պատկերացումներին՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ էլեկտրոնների շարժումը քվանտային բնույթ է կրում և նկարագրված չէ դասական մեխանիկայի օրենքներով։ Պատմականորեն Ռադերֆորդի մոլորակային մոդելը հաջորդեց Ջոզեֆ Ջոն Թոմսոնի «սալորի պուդինգի մոդելին», որը պնդում է, որ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները տեղադրված են դրական լիցքավորված ատոմի ներսում:

Ռադերֆորդը 1911 թվականին առաջարկել է ատոմի կառուցվածքի նոր մոդել՝ որպես եզրակացություն ոսկե փայլաթիթեղի վրա ալֆա մասնիկների ցրման փորձից, որն իրականացվել է նրա ղեկավարությամբ։ Այս ցրվածությամբ՝ անսպասելի մեծ թվովալֆա մասնիկները ցրված էին մեծ անկյուններով, ինչը ցույց էր տալիս, որ ցրման կենտրոնն ունի փոքր չափսև այն պարունակում է զգալի էլեկտրական լիցք: Ռադերֆորդի հաշվարկները ցույց են տվել, որ ցրման կենտրոնը՝ դրական կամ բացասական լիցքավորված, պետք է լինի առնվազն 3000 անգամ։ ավելի փոքր չափսատոմ, որն այն ժամանակ արդեն հայտնի էր և գնահատվում էր մոտ 10-10 մ: Քանի որ այդ ժամանակ էլեկտրոններն արդեն հայտնի էին, և դրանց զանգվածն ու լիցքը որոշված ​​էին, ցրման կենտրոնը, որը հետագայում կոչվեց միջուկ, պետք է. ունեցել են էլեկտրոնների հակառակ լիցք: Ռադերֆորդը լիցքի չափը չի կապել ատոմային թվի հետ։ Այս եզրակացությունն արվել է ավելի ուշ։ Իսկ ինքը՝ Ռադերֆորդը, ենթադրում էր, որ լիցքը համաչափ է ատոմային զանգվածին։

Մոլորակային մոդելի թերությունը նրա անհամատեղելիությունն էր դասական ֆիզիկայի օրենքների հետ։ Եթե ​​էլեկտրոնները միջուկի շուրջը շարժվում են Արեգակի շուրջ մոլորակի պես, ապա դրանց շարժումը արագանում է, և, հետևաբար, դասական էլեկտրադինամիկայի օրենքների համաձայն, նրանք պետք է ճառագայթեն էլեկտրամագնիսական ալիքներ, կորցնեն էներգիան և ընկնեն միջուկի վրա։ Մոլորակային մոդելի զարգացման հաջորդ քայլը Բորի մոդելն էր, որը ենթադրում էր էլեկտրոնների շարժման այլ օրենքներ, որոնք տարբերվում էին դասականից: Ամբողջովին էլեկտրադինամիկայի հակասությունները կարողացան լուծել քվանտային մեխանիկա։


Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ .

  • Eise Eisingi պլանետարիում
  • մոլորակային ֆանտազիա

Տեսեք, թե ինչ է «Ատոմի մոլորակային մոդելը» այլ բառարաններում.

    ատոմի մոլորակային մոդել- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. մոլորակային ատոմ մոդել vok. Planetenmodell des Atoms, n rus. ատոմի մոլորակային մոդել, f pranc. ատոմային պլանի մոդել, մ … Ֆիզիկական տերմինալ

    Ատոմի Բորի մոդելը- Ջրածնի նմանվող ատոմի Բորի մոդելը (Z միջուկի լիցք), որտեղ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնը պարփակված է ատոմային թաղանթում, որը շրջապատում է փոքր, դրական լիցքավորված ատոմային միջուկը ... Վիքիպեդիա

    Մոդել (գիտության մեջ)- Մոդել (ֆրանսերեն modèle, իտալերեն modello, լատիներեն modulus չափում, չափում, նմուշ, նորմ), 1) նմուշ, որը ծառայում է որպես ստանդարտ (ստանդարտ) սերիական կամ զանգվածային վերարտադրության համար (M. car, M. հագուստ և այլն): ), ինչպես նաև ցանկացած ... ... տեսակը, ապրանքանիշը:

    Մոդել- I Model (մոդել) Վալտեր (24 հունվարի, 1891, Գենտին, Արևելյան Պրուսիա, 21 ապրիլի, 1945, Դյուիսբուրգի մոտ), նացիստական ​​գերմանացի գեներալ ֆելդմարշալ (1944): 1909 թվականից բանակում մասնակցել է 1914 թվականի 1-ին համաշխարհային պատերազմին 18: 1940 թվականի նոյեմբերից ղեկավարել է 3-րդ տանկը ... ... Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

    ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ- (տես) կառուցված է երեք տեսակի (տես), (տես) և (տես) տարրական մասնիկներից՝ կազմելով կայուն համակարգ։ Պրոտոնը և նեյտրոնը ատոմի մի մասն են (տես), էլեկտրոնները կազմում են էլեկտրոնային թաղանթ։ Միջուկում գործում են ուժեր (տես), որոնց շնորհիվ ... ... Մեծ պոլիտեխնիկական հանրագիտարան

    Ատոմ- Այս տերմինն այլ իմաստներ ունի, տես Ատոմ (իմաստներ): Հելիումի ատոմ ատոմ (այլ հունարենից ... Վիքիպեդիա

    Ռադերֆորդ Էռնեստ- (1871 1937), անգլիացի ֆիզիկոս, ռադիոակտիվության և ատոմի կառուցվածքի տեսության ստեղծողներից, հիմնադիր։ գիտական ​​դպրոց, ՌԴ ԳԱ արտասահմանյան թղթակից անդամ (1922) և ԽՍՀՄ ԳԱ պատվավոր անդամ (1925)։ Ծնվել է Նոր Զելանդիայում, ավարտելուց հետո ... ... Հանրագիտարանային բառարան

    Άτομο

    դիակ- Հելիումի ատոմ Ատոմը (հունարենից մեկ այլ ἄτομος անբաժանելի) քիմիական տարրի ամենափոքր մասն է, որը նրա հատկությունների կրողն է։ Ատոմը բաղկացած է ատոմային միջուկից և այն շրջապատող էլեկտրոնային ամպից։ Ատոմի միջուկը բաղկացած է դրական լիցքավորված պրոտոններից և ... ... Վիքիպեդիա

    մարմիններ- Հելիումի ատոմ Ատոմը (հունարենից մեկ այլ ἄτομος անբաժանելի) քիմիական տարրի ամենափոքր մասն է, որը նրա հատկությունների կրողն է։ Ատոմը բաղկացած է ատոմային միջուկից և այն շրջապատող էլեկտրոնային ամպից։ Ատոմի միջուկը բաղկացած է դրական լիցքավորված պրոտոններից և ... ... Վիքիպեդիա

Գրքեր

Դասախոսություն: Ատոմի մոլորակային մոդել

Ատոմի կառուցվածքը


Ցանկացած նյութի կառուցվածքը որոշելու ամենաճիշտ միջոցը սպեկտրալ անալիզն է։ Տարրի յուրաքանչյուր ատոմի ճառագայթումը բացառապես անհատական ​​է: Այնուամենայնիվ, նախքան հասկանալը, թե ինչպես է կատարվում սպեկտրային վերլուծությունը, եկեք պարզենք, թե ինչ կառուցվածք ունի ցանկացած տարրի ատոմը:


Ատոմի կառուցվածքի մասին առաջին ենթադրությունը ներկայացրել է Ջ.Թոմսոնը։ Այս գիտնականը երկար ժամանակ ուսումնասիրում է ատոմները։ Ավելին, հենց նրան է պատկանում էլեկտրոնի հայտնաբերումը, որի համար նա ստացել է Նոբելյան մրցանակ. Թոմսոնի առաջարկած մոդելը իրականության հետ ոչ մի կապ չուներ, բայց Ռադերֆորդի համար բավականաչափ ուժեղ խթան էր ատոմի կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար: Թոմսոնի առաջարկած մոդելը կոչվում էր «չամիչի պուդինգ»։

Թոմսոնը կարծում էր, որ ատոմը պինդ գնդակ է՝ բացասական էլեկտրական լիցքով։ Դրա փոխհատուցման համար էլեկտրոնները ցրված են գնդակի մեջ, ինչպես չամիչը։ Ընդհանուր առմամբ, էլեկտրոնների լիցքը համընկնում է ամբողջ միջուկի լիցքի հետ, ինչը ատոմը դարձնում է չեզոք։

Ատոմի կառուցվածքի ուսումնասիրության ժամանակ պարզվել է, որ բոլոր ատոմները ներս պինդ նյութերպարտավորվել տատանողական շարժումներ. Եվ, ինչպես գիտեք, ցանկացած շարժվող մասնիկ ճառագայթում է ալիքներ: Այդ իսկ պատճառով յուրաքանչյուր ատոմ ունի իր սպեկտրը։ Սակայն այս հայտարարությունները ոչ մի կերպ չէին տեղավորվում Թոմսոնի մոդելի մեջ։

Ռադերֆորդի փորձը


Թոմսոնի մոդելը հաստատելու կամ հերքելու համար Ռադերֆորդն առաջարկեց մի փորձ, որի արդյունքում որոշ տարրի ատոմ ռմբակոծվեց ալֆա մասնիկներով։ Այս փորձի արդյունքում կարևոր էր տեսնել, թե ինչպես կվարվի մասնիկը:


Ալֆա մասնիկները հայտնաբերվել են ռադիումի ռադիոակտիվ քայքայման արդյունքում։ Նրանց հոսքերը ալֆա ճառագայթներ էին, որոնց յուրաքանչյուր մասնիկ ուներ դրական լիցք։ Բազմաթիվ ուսումնասիրությունների արդյունքում պարզվել է, որ ալֆա մասնիկը նման է հելիումի ատոմի, որում էլեկտրոններ չկան։ Օգտագործելով ներկայիս գիտելիքները՝ մենք գիտենք, որ ալֆա մասնիկը հելիումի միջուկն է, մինչդեռ Ռադերֆորդը կարծում էր, որ դրանք հելիումի իոններ են։


Յուրաքանչյուր ալֆա մասնիկ ուներ հսկայական էներգիա, որի արդյունքում այն ​​կարող էր թռչել խնդրո առարկա ատոմների ուղղությամբ բարձր արագություն. Ուստի փորձի հիմնական արդյունքը մասնիկների շեղման անկյան որոշումն էր։


Փորձի համար Ռադերֆորդն օգտագործել է բարակ ոսկե փայլաթիթեղ: Նա ուղղեց բարձր արագությամբ ալֆա մասնիկները դրա վրա: Նա ենթադրեց, որ այս փորձի արդյունքում բոլոր մասնիկները կթռչեն փայլաթիթեղի միջով, ընդ որում՝ փոքր շեղումներով։ Սակայն հաստատ պարզելու համար նա հանձնարարեց ուսանողներին ստուգել, ​​թե արդյոք այս մասնիկների մեջ մեծ շեղումներ կան։


Փորձի արդյունքը բացարձակապես զարմացրեց բոլորին, քանի որ շատ մասնիկներ ոչ միայն շեղվել են բավական մեծ անկյան տակ, այլ շեղման որոշ անկյուններ հասել են ավելի քան 90 աստիճանի:


Այս արդյունքները զարմացրել են բացարձակապես բոլորին, Ռադերֆորդն ասել է, որ թվում է, թե արկերի ճանապարհին թղթի կտոր է դրված, որը թույլ չի տալիս ալֆա մասնիկին ներթափանցել ներս, ինչի արդյունքում այն ​​ետ է շրջվել։


Եթե ​​ատոմը իսկապես պինդ լիներ, ապա այն պետք է ունենար որոշակի քանակություն էլեկտրական դաշտ, որը դանդաղեցրել է մասնիկը։ Սակայն դաշտի ուժը չբավականացրեց նրան ամբողջովին կանգնեցնելու, առավել եւս հետ մղելու համար։ Սա նշանակում է, որ Թոմսոնի մոդելը հերքվել է։ Այսպիսով, Ռադերֆորդը սկսեց աշխատել նոր մոդելի վրա:


Ռադերֆորդի մոդելը

Փորձի այս արդյունքը ստանալու համար անհրաժեշտ է ավելի փոքր քանակությամբ կենտրոնացնել դրական լիցքը, որի արդյունքում առաջանում է ավելի մեծ էլեկտրական դաշտ։ Դաշտային պոտենցիալ բանաձեւի համաձայն կարելի է որոշել պահանջվող չափըդրական մասնիկ, որը կարող է վանել ալֆա մասնիկը հակառակ ուղղությամբ: Նրա շառավիղը պետք է լինի առավելագույնի կարգի 10 -15 մ. Այդ իսկ պատճառով Ռադերֆորդը առաջարկեց ատոմի մոլորակային մոդելը։


Այս մոդելն այդպես է անվանվել մի պատճառով. Բանն այն է, որ ատոմի ներսում կա դրական լիցքավորված միջուկ, որը նման է Արեգակնային համակարգի Արեգակին։ Էլեկտրոնները մոլորակների նման պտտվում են միջուկի շուրջ։ Արեգակնային համակարգնախագծված է այնպես, որ մոլորակները ձգվում են դեպի Արեգակը օգնությամբ գրավիտացիոն ուժեր, սակայն, նրանք չեն ընկնում Արեգակի մակերեսին հասանելի արագության արդյունքում, որը նրանց պահում է իրենց ուղեծրում։ Նույնը տեղի է ունենում էլեկտրոնների դեպքում՝ Կուլոնի ուժերը էլեկտրոններ են ձգում դեպի միջուկ, սակայն պտույտի պատճառով դրանք չեն ընկնում միջուկի մակերեսին։


Թոմսոնի մեկ ենթադրությունը բացարձակապես ճիշտ է պարզվել՝ էլեկտրոնների ընդհանուր լիցքը համապատասխանում է միջուկի լիցքին։ Սակայն ուժեղ փոխազդեցության արդյունքում էլեկտրոնները կարող են դուրս մղվել իրենց ուղեծրից, ինչի արդյունքում լիցքը չի փոխհատուցվում, և ատոմը վերածվում է դրական լիցքավորված իոնի։


Ատոմի կառուցվածքի վերաբերյալ շատ կարևոր տեղեկություն այն է, որ ատոմի գրեթե ողջ զանգվածը կենտրոնացած է միջուկում: Օրինակ, ջրածնի ատոմն ունի միայն մեկ էլեկտրոն, որի զանգվածը ավելի քան մեկուկես հազար անգամ փոքր է միջուկի զանգվածից։

Մենք նաև խորհուրդ ենք տալիս

Բեռնվում է...Բեռնվում է...