Ատոմի կառուցվածքի միջուկային մոլորակային մոդելը: Ատոմի մոլորակային մոդել

Ատոմի մոլորակային մոդելը առաջարկվել է Է.Ռադերֆորդի կողմից 1910 թվականին։ Ատոմի կառուցվածքի առաջին ուսումնասիրությունները նրա կողմից արվել են ալֆա մասնիկների օգնությամբ։ Հիմնվելով դրանց ցրման վերաբերյալ փորձարկումների արդյունքում ստացված արդյունքների վրա՝ Ռադերֆորդը ենթադրեց, որ ատոմի ողջ դրական լիցքը կենտրոնացած է մի փոքրիկ միջուկի մեջ՝ կենտրոնում։ Մյուս կողմից, բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները բաշխվում են դրա մնացած ծավալով:

Մի փոքր նախապատմություն

Ատոմների գոյության մասին առաջին փայլուն ենթադրությունն արել է հին հույն գիտնական Դեմոկրիտը։ Այդ ժամանակից ի վեր ատոմների գոյության գաղափարը, որոնց համակցությունները տալիս են մեզ շրջապատող բոլոր նյութերը, չի լքել գիտության մարդկանց երևակայությունը: Ժամանակ առ ժամանակ դրան դիմում էին նրա տարբեր ներկայացուցիչներ, սակայն մինչև 19-րդ դարի սկիզբը դրանց կառուցումները պարզապես վարկածներ էին, որոնք չեն հաստատվում փորձարարական տվյալներով։

Ի վերջո, 1804 թվականին, ատոմի մոլորակային մոդելի հայտնվելուց ավելի քան հարյուր տարի առաջ, անգլիացի գիտնական Ջոն Դալթոնը ապացույցներ ներկայացրեց դրա գոյության մասին և ներկայացրեց ատոմային քաշի հայեցակարգը, որը նրա առաջին քանակական բնութագրիչն էր: Ինչպես իր նախորդները, նա ատոմները պատկերացնում էր որպես նյութի ամենափոքր կտորներ, ինչպես պինդ գնդիկներ, որոնք հնարավոր չէ բաժանել նույնիսկ ավելի փոքր մասնիկների։

Էլեկտրոնի և ատոմի առաջին մոդելի հայտնաբերումը

Անցավ գրեթե մեկ դար, երբ, վերջապես, 19-րդ դարի վերջում անգլիացի Ջ. Ջ. Թոմսոնը հայտնաբերեց առաջին ենթաատոմային մասնիկը` բացասական լիցքավորված էլեկտրոնը: Քանի որ ատոմները էլեկտրականորեն չեզոք են, Թոմսոնը կարծում էր, որ դրանք պետք է կազմված լինեն դրական լիցքավորված միջուկից, որի ծավալով ցրված են էլեկտրոնները: Տարբեր փորձարարական արդյունքների հիման վրա 1898-ին նա առաջարկեց ատոմի իր մոդելը, որը երբեմն կոչվում է «սալոր պուդինգում», քանի որ դրա ատոմը ներկայացված էր որպես մի գունդ, որը լցված էր դրական լիցքավորված հեղուկով, որի մեջ էլեկտրոններ էին ներկառուցված, ինչպես « սալոր պուդինգի մեջ: Նման գնդաձև մոդելի շառավիղը մոտ 10 -8 սմ էր: Հեղուկի ընդհանուր դրական լիցքը սիմետրիկ և հավասարաչափ հավասարակշռված է էլեկտրոնների բացասական լիցքերով, ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում:

Այս մոդելը գոհացուցիչ կերպով բացատրեց այն փաստը, որ երբ նյութը տաքացվում է, այն սկսում է լույս արձակել։ Թեև սա առաջին փորձն էր հասկանալու, թե ինչ է ատոմը, այն չհաջողվեց բավարարել Ռադերֆորդի և մյուսների կողմից հետագայում իրականացված փորձերի արդյունքները։ Թոմսոնը համաձայնեց 1911 թվականին, որ իր մոդելը պարզապես չի կարող պատասխանել, թե ինչպես և ինչու է տեղի ունենում α-ճառագայթների ցրումը, որը դիտվում է փորձերի ժամանակ։ Հետևաբար, այն լքվեց, և այն փոխարինվեց ատոմի ավելի կատարյալ մոլորակային մոդելով։

Այնուամենայնիվ, ինչպե՞ս է ատոմը դասավորված:

Էռնեստ Ռադերֆորդը տվել է ռադիոակտիվության երեւույթի բացատրությունը, որը նրան բերել է Նոբելյան մրցանակ, բայց գիտության մեջ նրա ամենակարևոր ներդրումը եկավ ավելի ուշ, երբ նա հաստատեց, որ ատոմը բաղկացած է խիտ միջուկից, որը շրջապատված է էլեկտրոնների ուղեծրերով, ինչպես Արևը շրջապատված է մոլորակների ուղեծրերով։

Ատոմի մոլորակային մոդելի համաձայն՝ նրա զանգվածի մեծ մասը կենտրոնացած է մի փոքրիկ (ամբողջ ատոմի չափի համեմատ) միջուկում։ Էլեկտրոնները շարժվում են միջուկի շուրջ՝ շարժվելով անհավատալի արագությամբ, սակայն ատոմների ծավալի մեծ մասը դատարկ տարածություն է։

Միջուկի չափն այնքան փոքր է, որ նրա տրամագիծը 100000 անգամ փոքր է ատոմից։ Միջուկի տրամագիծը Ռադերֆորդը գնահատել է 10 -13 սմ, ի տարբերություն ատոմի չափի՝ 10-8 սմ։ Միջուկից դուրս էլեկտրոնները պտտվում են նրա շուրջը։ բարձր արագություններ, որի արդյունքում առաջանում են կենտրոնախույս ուժեր, որոնք հավասարակշռում են պրոտոնների և էլեկտրոնների միջև ներգրավման էլեկտրաստատիկ ուժերը։

Ռադերֆորդի փորձերը

մոլորակային մոդելատոմը առաջացել է 1911 թվականին՝ ոսկե փայլաթիթեղով հայտնի փորձից հետո, որը հնարավորություն է տվել ստանալ որոշ հիմնարար տեղեկություններ նրա կառուցվածքի մասին։ Ռադերֆորդի ճանապարհը դեպի հայտնագործություն ատոմային միջուկէ լավ օրինակստեղծագործության դերը գիտության մեջ. Նրա որոնումները սկսվել են դեռևս 1899 թվականին, երբ նա հայտնաբերեց, որ որոշ տարրեր արձակում են դրական լիցքավորված մասնիկներ, որոնք կարող են թափանցել ցանկացած բան: Նա այս մասնիկները անվանեց ալֆա (α) մասնիկներ (այժմ մենք գիտենք, որ դրանք հելիումի միջուկներ էին): Ինչպես բոլոր լավ գիտնականները, Ռադերֆորդը նույնպես հետաքրքրասեր էր։ Նա մտածում էր, թե արդյոք ալֆա մասնիկները կարող են օգտագործվել ատոմի կառուցվածքը պարզելու համար: Ռադերֆորդը որոշեց ալֆա մասնիկների ճառագայթն ուղղել շատ բարակ ոսկե փայլաթիթեղի վրա: Նա ընտրեց ոսկին, քանի որ այն կարող էր արտադրել 0,00004 սմ բարակ թիթեղներ: Ոսկու փայլաթիթեղի հետևում նա դրեց էկրան, որը փայլում էր, երբ ալֆա մասնիկները հարվածում էին դրան: Այն օգտագործվում էր ալֆա մասնիկները փայլաթիթեղի միջով անցնելուց հետո հայտնաբերելու համար: Էկրանի փոքր ճեղքը թույլ է տվել ալֆա մասնիկների ճառագայթին աղբյուրից դուրս գալուց հետո հասնել փայլաթիթեղին: Նրանցից մի քանիսը պետք է անցնեն փայլաթիթեղի միջով և շարունակեն շարժվել նույն ուղղությամբ, իսկ մյուս մասը պետք է ցատկի փայլաթիթեղից և արտացոլվի սուր անկյուններով: Փորձի սխեման կարող եք տեսնել ստորև բերված նկարում:

Ի՞նչ տեղի ունեցավ Ռադերֆորդի փորձի ժամանակ:

Հիմնվելով Ջ. Ջ. Թոմսոնի ատոմի մոդելի վրա՝ Ռադերֆորդը ենթադրեց, որ դրական լիցքի պինդ հատվածները, որոնք լրացնում են ոսկու ատոմների ամբողջ ծավալը, շեղվելու կամ թեքելու են բոլոր ալֆա մասնիկների հետագծերը, երբ նրանք անցնում են փայլաթիթեղի միջով:

Այնուամենայնիվ, ալֆա մասնիկների ճնշող մեծամասնությունն անցել է հենց ոսկե փայլաթիթեղի միջով, կարծես այն այնտեղ չի եղել: Նրանք կարծես դատարկ տարածության միջով էին անցնում։ Նրանցից միայն մի քանիսն են շեղվում ուղիղ ճանապարհից, ինչպես ի սկզբանե ենթադրվում էր։ Ստորև բերված է համապատասխան ուղղությամբ ցրված մասնիկների քանակն ընդդեմ ցրման անկյան:

Զարմանալիորեն, մասնիկների չնչին տոկոսը փայլաթիթեղից հետ ցատկեց, ինչպես բասկետբոլի գնդակը, որը ցատկում է ետնատախտակից: Ռադերֆորդը հասկացավ, որ այս շեղումները ալֆա մասնիկների և ատոմի դրական լիցքավորված բաղադրիչների ուղղակի բախման արդյունք են։

Միջուկը կենտրոնական տեղ է զբաղեցնում

Ելնելով փայլաթիթեղից արտացոլված ալֆա մասնիկների չնչին տոկոսից՝ կարող ենք եզրակացնել, որ ատոմի ողջ դրական լիցքը և գրեթե ողջ զանգվածը կենտրոնացած են մի փոքր տարածքում, իսկ ատոմի մնացած մասը հիմնականում դատարկ տարածություն է։ Ռադերֆորդը կենտրոնացված դրական լիցքի տարածքը անվանել է միջուկ: Նա կանխատեսեց և շուտով հայտնաբերեց, որ այն պարունակում է դրական լիցքավորված մասնիկներ, որոնք նա անվանեց պրոտոններ։ Ռադերֆորդը կանխատեսել էր նեյտրոններ կոչվող չեզոք ատոմային մասնիկների գոյությունը, սակայն նրան չհաջողվեց հայտնաբերել դրանք։ Սակայն նրա աշակերտ Ջեյմս Չեդվիքը հայտնաբերեց դրանք մի քանի տարի անց։ Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս ուրանի ատոմի միջուկի կառուցվածքը:

Ատոմները բաղկացած են դրական լիցքավորված ծանր միջուկներից, որոնք շրջապատված են բացասական լիցքավորված չափազանց թեթև մասնիկներով-էլեկտրոններով, որոնք պտտվում են դրանց շուրջը, և այնպիսի արագությամբ, որ մեխանիկական կենտրոնախույս ուժերը պարզապես հավասարակշռում են իրենց էլեկտրաստատիկ ձգումը դեպի միջուկ, և այդ կապակցությամբ իբր ապահովվում է ատոմի կայունությունը:

Այս մոդելի թերությունները

Ռադերֆորդի հիմնական գաղափարը կապված էր փոքր ատոմային միջուկի գաղափարի հետ։ Էլեկտրոնների ուղեծրերի մասին ենթադրությունը մաքուր ենթադրություն էր: Նա հստակ չգիտեր, թե որտեղ և ինչպես են էլեկտրոնները պտտվում միջուկի շուրջը։ Հետևաբար, Ռադերֆորդի մոլորակային մոդելը չի ​​բացատրում էլեկտրոնների բաշխումը ուղեծրերում։

Բացի այդ, Ռադերֆորդի ատոմի կայունությունը հնարավոր էր միայն ուղեծրերում էլեկտրոնների շարունակական շարժման դեպքում՝ առանց կինետիկ էներգիայի կորստի։ Բայց էլեկտրադինամիկ հաշվարկները ցույց են տվել, որ էլեկտրոնների շարժումը ցանկացած կորագիծ հետագծերի երկայնքով, որն ուղեկցվում է արագության վեկտորի ուղղության փոփոխությամբ և համապատասխան արագացման տեսքով, անխուսափելիորեն ուղեկցվում է էլեկտրամագնիսական էներգիայի արտանետմամբ: Այս դեպքում, էներգիայի պահպանման օրենքի համաձայն, էլեկտրոնի կինետիկ էներգիան պետք է շատ արագ ծախսվի ճառագայթման վրա, և այն ընկնի միջուկի վրա, ինչպես սխեմատիկորեն ցույց է տրված ստորև նկարում։

Բայց դա տեղի չի ունենում, քանի որ ատոմները կայուն գոյացություններ են։ Երևույթի մոդելի և փորձարարական տվյալների միջև առաջացավ տիպիկ գիտական ​​հակասություն։

Ռադերֆորդից մինչև Նիլս Բոր

Ատոմային պատմության մեջ հաջորդ կարևոր քայլը տեղի ունեցավ 1913 թվականին, երբ դանիացի գիտնական Նիլս Բորը հրապարակեց ատոմի ավելի մանրամասն մոդելի նկարագրությունը: Նա ավելի հստակ որոշեց այն վայրերը, որտեղ էլեկտրոնները կարող էին լինել: Թեև ավելի ուշ գիտնականները կմշակեն ատոմների ավելի բարդ ձևավորում, Բորի ատոմի մոլորակային մոդելը հիմնականում ճիշտ էր, և դրա մեծ մասը դեռ ընդունված է այսօր: Այն ուներ բազմաթիվ օգտակար կիրառություններ, օրինակ՝ օգտագործվում է տարբեր քիմիական տարրերի հատկությունները, դրանց ճառագայթման սպեկտրի բնույթը և ատոմի կառուցվածքը բացատրելու համար։ Մոլորակային մոդելը և Բորի մոդելը ամենակարևոր հանգրվաններն էին, որոնք նշանավորեցին ֆիզիկայի նոր ուղղության՝ միկրոաշխարհի ֆիզիկայի առաջացումը: Բորը 1922 թվականին Նոբելյան մրցանակ ստացավ ֆիզիկայի բնագավառում՝ ատոմի կառուցվածքի մեր ըմբռնման գործում ունեցած ներդրման համար։

Ի՞նչ նոր բան բերեց Բորը ատոմի մոդելում:

Դեռ երիտասարդ տարիքում Բորն աշխատում էր Անգլիայում՝ Ռադերֆորդի լաբորատորիայում։ Քանի որ Ռադերֆորդի մոդելում էլեկտրոնների հասկացությունը վատ էր մշակված, Բորը կենտրոնացավ դրանց վրա: Արդյունքում զգալիորեն բարելավվել է ատոմի մոլորակային մոդելը։ Բորի պոստուլատները, որոնք նա ձևակերպել է 1913 թվականին հրապարակված «Ատոմների և մոլեկուլների կառուցվածքի մասին» հոդվածում, ասվում է.

1. Էլեկտրոնները կարող են շարժվել միջուկի շուրջ միայն նրանից ֆիքսված հեռավորությունների վրա՝ որոշված ​​նրանց ունեցած էներգիայի քանակով։ Նա այս ֆիքսված մակարդակներն անվանեց էներգիայի մակարդակներ կամ էլեկտրոնային թաղանթներ: Բորը դրանք պատկերացնում էր որպես համակենտրոն գնդեր՝ յուրաքանչյուրի կենտրոնում միջուկով: Այս դեպքում ավելի ցածր էներգիա ունեցող էլեկտրոնները կգտնվեն ավելի ցածր մակարդակներում՝ ավելի մոտ միջուկին։ Նրանք, ովքեր ավելի շատ էներգիա ունեն, ավելի շատ կգտնվեն բարձր մակարդակներ, միջուկից հեռու։

2. Եթե էլեկտրոնը կլանում է էներգիայի որոշակի (տվյալ մակարդակի համար բավականին որոշակի) քանակություն, ապա այն կանցնի հաջորդ՝ ավելի բարձր էներգիայի մակարդակին: Եվ հակառակը, եթե նա կորցնի նույն քանակությամբ էներգիա, նա կվերադառնա իր սկզբնական մակարդակին: Այնուամենայնիվ, էլեկտրոնը չի կարող գոյություն ունենալ երկու էներգետիկ մակարդակներում:

Այս գաղափարը պատկերված է նկարով.

Էներգիայի բաժիններ էլեկտրոնների համար

Ատոմի Բորի մոդելն իրականում երկուսի համակցություն է տարբեր գաղափարներՌադերֆորդի ատոմային մոդելը միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոններով (իրականում սա ատոմի Բոր-Ռադերֆորդի մոլորակային մոդելն է) և գերմանացի գիտնական Մաքս Պլանկի գաղափարները նյութի էներգիայի քվանտացման վերաբերյալ, հրապարակված 1901 թվականին։ Քվանտ (in հոգնակի- քվանտա) էներգիայի նվազագույն քանակն է, որը կարող է կլանվել կամ արտանետվել նյութի կողմից: Դա մի տեսակ դիսկրետացման քայլ է էներգիայի քանակի համար։

Եթե ​​էներգիան համեմատվում է ջրի հետ, և դուք ցանկանում եք այն ավելացնել նյութին բաժակի տեսքով, ապա չեք կարող ջուր լցնել անընդհատ հոսքով: Փոխարենը, դուք կարող եք ավելացնել այն փոքր քանակությամբ, ինչպես թեյի գդալով: Բորը հավատում էր, որ եթե էլեկտրոնները կարող են կլանել կամ կորցնել միայն ֆիքսված քանակությամբ էներգիա, ապա նրանք պետք է փոխեն իրենց էներգիան միայն այս ֆիքսված քանակներով: Այսպիսով, նրանք կարող են զբաղեցնել միայն ֆիքսված էներգիայի մակարդակներ միջուկի շուրջ, որոնք համապատասխանում են իրենց էներգիայի քվանտացված աճին:

Այսպիսով, Բորի մոդելից առաջանում է քվանտային մոտեցում՝ բացատրելու, թե որն է ատոմի կառուցվածքը: Մոլորակային մոդելը և Բորի մոդելը մի տեսակ քայլեր էին դասական ֆիզիկայից մինչև քվանտային ֆիզիկա, որը հանդիսանում է միկրոտիեզերքի ֆիզիկայի հիմնական գործիքը, ներառյալ ատոմային ֆիզիկան:

Ատոմի մոլորակային մոդել

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

Ատոմի մոլորակային մոդել, կամ Ռադերֆորդի մոդելը, - պատմական մոդելատոմի կառուցվածքը, 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 փոքր ատոմի չափից, որն այն ժամանակ արդեն հայտնի էր և գնահատվում էր մոտ 10-10 մ: Քանի որ էլեկտրոններն արդեն հայտնի էին: այդ ժամանակը, և դրանց զանգվածն ու լիցքը որոշվում են, ապա ցրման կենտրոնը, որը հետագայում կոչվեց միջուկ, պետք է որ ունենար էլեկտրոնների հակառակ լիցքը։ 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 նրանց շարժումն արագանում է, և, հետևաբար, դասական էլեկտրադինամիկայի օրենքների համաձայն, նրանք պետք է ճառագայթեին էլեկտրամագնիսական ալիքներ, կորցնում են էներգիան և ընկնում առանցքի վրա։ Մոլորակային մոդելի զարգացման հաջորդ քայլը Բորի մոդելն էր՝ առաջ քաշելով էլեկտրոնների շարժման այլ օրենքներ, որոնք տարբերվում են 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

Բորի ատոմի 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 տարրական մասնիկներերեք տեսակի (տես), (տես) և (տես) ձևավորելով կայուն համակարգ. Պրոտոնը և նեյտրոնը ատոմի մի մասն են (տես), ձևավորվում են էլեկտրոններ 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 Ատոմ (հունական մեկ այլ ἄτομος անբաժանելի) ամենափոքր մասը քիմիական տարր, որն իր 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

• Սեղանների հավաքածու. Ֆիզիկա. 11-րդ դասարան (15 աղյուսակ), . Ուսումնական ալբոմ 15 թերթից. Տրանսֆորմատոր. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիամեջ ժամանակակից տեխնոլոգիա. Էլեկտրոնային լամպեր. Կաթոդային խողովակ: Կիսահաղորդիչներ. կիսահաղորդչային դիոդ. Տրանզիստոր…

Առաջարկվել է ատոմի կառուցվածքի առաջին մոդելներից մեկը Ջ.Թոմսոն 1904 թվականին Ատոմը ներկայացվեց որպես «դրական էլեկտրականության ծով», որի մեջ տատանվում էին էլեկտրոններ։ Էլեկտրական չեզոք ատոմի էլեկտրոնների ընդհանուր բացասական լիցքը հավասարեցվել է նրա ընդհանուր դրական լիցքին:

Ռադերֆորդի փորձը

Թոմսոնի վարկածը ստուգելու և ատոմի կառուցվածքը ավելի ճշգրիտ որոշելու համար Է.Ռադերֆորդկազմակերպեց մի շարք փորձեր ցրման վերաբերյալ α -մասնիկներ բարակ մետաղական թիթեղներ - փայլաթիթեղ: 1910 թվականին Ռադերֆորդի ուսանողները Հանս Գայգերև Էռնեստ Մարսդենիրականացրել է ռմբակոծման փորձեր α - բարակ մետաղական թիթեղների մասնիկներ. Նրանք դա գտան ամենաշատը α -մասնիկները անցնում են փայլաթիթեղի միջով` չփոխելով իրենց հետագիծը: Եվ դա զարմանալի չէր, եթե ընդունենք Թոմսոնի ատոմի մոդելի ճիշտությունը։

Աղբյուր α - ճառագայթումը տեղադրվել է կապարի խորանարդի մեջ, որի մեջ անցք է փորված, որպեսզի հնարավոր լինի հոսք ստանալ α - որոշակի ուղղությամբ թռչող մասնիկներ. Ալֆա մասնիկները կրկնակի իոնացված հելիումի ատոմներ են ( Ոչ 2+): Դրական լիցք ունեն +2 և զանգվածը գրեթե 7350 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից։ Ցինկի սուլֆիդով պատված էկրանին հարվածելը, α - մասնիկները ստիպեցին դրա փայլը, և խոշորացույցով կարելի էր տեսնել և հաշվել առանձին բռնկումներ, որոնք հայտնվում են էկրանին, երբ յուրաքանչյուր α - մասնիկներ. Ճառագայթման աղբյուրի և էկրանի միջև ընկած էր փայլաթիթեղ։ Էկրանի առկայծումներից կարելի էր դատել ցրվածության մասին α - մասնիկներ, այսինքն. մետաղական շերտով անցնելիս սկզբնական ուղղությունից դրանց շեղման մասին։

Պարզվեց, որ մեծամասնությունը α -մասնիկներն անցնում են փայլաթիթեղի միջով` չփոխելով դրա ուղղությունը, չնայած փայլաթիթեղի հաստությունը համապատասխանում էր հարյուր հազարավոր ատոմային տրամագծերի: Բայց ոմանք կիսում են α - մասնիկները դեռ շեղվում են փոքր անկյուններով և երբեմն α -մասնիկները կտրուկ փոխել են իրենց շարժման ուղղությունը և նույնիսկ (մոտ 1-ը 100000-ից) հետ են շպրտվել, ասես ահռելի խոչընդոտի են հանդիպել: Նման կտրուկ շեղման դեպքեր α -մասնիկները կարելի էր դիտարկել՝ էկրանը խոշորացույցով աղեղով շարժելով:

Այս փորձի արդյունքներից կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունները.

1. Ատոմում ինչ-որ «խոչընդոտ» կա, որն անվանվել է միջուկ։
2. Միջուկն ունի դրական լիցք (հակառակ դեպքում՝ դրական լիցքավորված α մասնիկները հետ չեն արտացոլվի):
3. Միջուկը շատ փոքր է՝ համեմատած բուն ատոմի չափի հետ (միայն փոքր մասի α - մասնիկները փոխել են ուղղությունը):
4. Միջուկն ավելի շատ զանգված ունի, քան զանգվածը α - մասնիկներ.

Ռադերֆորդը բացատրեց փորձի արդյունքները՝ առաջարկելով ատոմի «մոլորակային» մոդելըայն համեմատել է արեգակնային համակարգի հետ: Մոլորակային մոդելի համաձայն՝ ատոմի կենտրոնում կա շատ փոքր միջուկ, որի չափը մոտավորապես 100000 անգամ է։ ավելի փոքր չափսերատոմն ինքնին։ Այս միջուկը պարունակում է ատոմի գրեթե ամբողջ զանգվածը և կրում է դրական լիցք։ Էլեկտրոնները շարժվում են միջուկի շուրջը, որոնց թիվը որոշվում է միջուկի լիցքով։ Էլեկտրոնների արտաքին հետագիծը որոշում է ատոմի արտաքին չափերը։ Ատոմի տրամագիծը մոտ 10 -8 սմ է, իսկ միջուկինը՝ մոտ 10 -13 ÷10 -12 սմ։

Որքան մեծ է ատոմային միջուկի լիցքը, այնքան ավելի ուժեղ է վանվելու նրանից α -մասնիկ, այնքան հաճախ կլինեն ուժեղ շեղումների դեպքեր α -Մետաղական շերտով անցնող մասնիկներ՝ շարժման սկզբնական ուղղությունից. Հետեւաբար, ցրման փորձեր α -մասնիկները հնարավորություն են տալիս ոչ միայն հայտնաբերել ատոմային միջուկի գոյությունը, այլև որոշել դրա լիցքը: Ռադերֆորդի փորձերից արդեն հետևում էր, որ միջուկի լիցքը (արտահայտված էլեկտրոնային լիցքի միավորներով) թվայինորեն հավասար է պարբերական համակարգի տարրի հերթական թվին։ Հաստատվել է G. Moseley, ով 1913 թվականին պարզ կապ հաստատեց տարրի ռենտգենյան սպեկտրի որոշակի գծերի ալիքի երկարությունների և նրա սերիական համարի միջև, և Դ. Չեդվիք, որը 1920 թվականին մեծ ճշգրտությամբ որոշել է մի շարք տարրերի ատոմային միջուկների լիցքերը ցրման միջոցով. α - մասնիկներ.

Տեղադրվել է ֆիզիկական իմաստտարրի սերիական համարը պարբերական համակարգում. սերիական համարը պարզվեց, որ տարրի ամենակարևոր հաստատունն է, որն արտահայտում է նրա ատոմի միջուկի դրական լիցքը: Ատոմի էլեկտրական չեզոքությունից հետևում է, որ միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնների թիվը հավասար է տարրի հերթական թվին։

Այս հայտնագործությունը տվեց պարբերական համակարգի տարրերի դասավորության նոր հիմնավորում։ Միևնույն ժամանակ, այն վերացրեց Մենդելեևի համակարգում առկա ակնհայտ հակասությունը՝ ավելի բարձր ատոմային զանգված ունեցող որոշ տարրերի դիրքը ավելի ցածր ատոմային զանգված ունեցող տարրերից առաջ (տելուրիում և յոդ, արգոն և կալիում, կոբալտ և նիկել): Պարզվեց, որ այստեղ հակասություն չկա, քանի որ համակարգում տարրի տեղը որոշվում է ատոմային միջուկի լիցքով։ Փորձնականորեն պարզվել է, որ տելուրի ատոմի միջուկի լիցքը 52 է, իսկ յոդի ատոմինը 53; հետեւաբար տելուրիում, չնայած մեծ ատոմային զանգված, պետք է կանգնի յոդին։ Նմանապես, արգոնի և կալիումի, նիկելի և կոբալտի միջուկների լիցքերը լիովին համապատասխանում են համակարգում այդ տարրերի դասավորության հաջորդականությանը։

Այսպիսով, ատոմային միջուկի լիցքը այն հիմնական մեծությունն է, որից կախված են տարրի հատկությունները և նրա դիրքը պարբերական համակարգում։ Այսպիսով պարբերական օրենքՄենդելեևը ներկայումս կարելի է ձևակերպել հետևյալ կերպ.

Տարրերի հատկությունները և պարզ և բարդ նյութերՊարբերական կախվածության մեջ են տարրերի ատոմների միջուկի լիցքից

Տարրերի սերիական համարների որոշումը նրանց ատոմների միջուկների լիցքերով հնարավորություն տվեց հաստատել. ընդհանուր թիվըՊարբերական համակարգում տեղավորում է ջրածնի, որն ունի 1 սերիական համար, և ուրանի (ատոմային համարը 92) միջև, որն այն ժամանակ համարվում էր տարրերի պարբերական համակարգի վերջին անդամը։ Երբ ստեղծվեց ատոմի կառուցվածքի տեսությունը, 43, 61, 72, 75, 85 և 87 տեղերը մնացին չզբաղված, ինչը վկայում էր դեռևս չբացահայտված տարրերի գոյության հնարավորության մասին։ Եվ իսկապես, 1922 թվականին հայտնաբերվեց հաֆնիում տարրը, որը զբաղեցրեց 72-ի տեղը; ապա 1925 թվականին՝ ռենիում, որը տեղի ունեցավ 75. Տարրերը, որոնք պետք է զբաղեցնեն աղյուսակի մնացած չորս ազատ տեղերը, պարզվեց, որ ռադիոակտիվ են և բնության մեջ չեն հայտնաբերվել, բայց դրանք ստացվել են արհեստականորեն։ Նոր տարրերը ստացել են տեխնիում (թիվ 43), պրոմեթիում (61), աստատին (85) և ֆրանցիում (87) անվանումները։ Ներկայումս ջրածնի և ուրանի միջև պարբերական համակարգի բոլոր բջիջները լցված են։ Այնուամենայնիվ, նա պարբերական համակարգավարտված չէ.

Ատոմային սպեկտրներ

Մոլորակային մոդելը մեծ քայլ էր ատոմի կառուցվածքի տեսության մեջ: Սակայն որոշ առումներով դա հակասում էր հաստատված փաստերին։ Դիտարկենք նման երկու հակասություններ.

Նախ, Ռադերֆորդի տեսությունը չէր կարող բացատրել ատոմի կայունությունը։ Դրական լիցքավորված միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնը պետք է տատանվողի նման լինի էլեկտրական լիցք, արտանետել էլեկտրամագնիսական էներգիալուսային ալիքների տեսքով։ Բայց լույս արձակելով, էլեկտրոնը կորցնում է իր էներգիայի մի մասը, ինչը հանգեցնում է էլեկտրոնի պտտման հետ կապված կենտրոնախույս ուժի և միջուկին էլեկտրոնի էլեկտրաստատիկ ձգողության ուժի անհավասարակշռության: Հավասարակշռությունը վերականգնելու համար էլեկտրոնը պետք է մոտենա միջուկին: Այսպիսով, էլեկտրոնը, շարունակաբար ճառագայթելով էլեկտրամագնիսական էներգիա և շարժվելով պարույրով, կմոտենա միջուկին։ Սպառելով իր ողջ էներգիան՝ այն պետք է «ընկնի» միջուկի վրա, և ատոմը կդադարի գոյություն ունենալ։ Այս եզրակացությունը հակասում է անշարժ գույքատոմներ, որոնք կայուն գոյացություններ են և կարող են գոյություն ունենալ առանց չափազանց երկար ժամանակ ոչնչացվելու։

Երկրորդ, Ռադերֆորդի մոդելը հանգեցրեց ատոմային սպեկտրների բնույթի վերաբերյալ սխալ եզրակացությունների։ Երբ տաք պինդ կամ հեղուկ մարմնի կողմից արձակված լույսն անցնում է ապակե կամ քվարցային պրիզմայով, պրիզմայի հետևում տեղադրված էկրանի վրա նկատվում է այսպես կոչված շարունակական սպեկտր, որի տեսանելի մասը գունավոր ժապավեն է, որը պարունակում է բոլոր գույները: ծիածան. Այս երեւույթը բացատրվում է նրանով, որ տաք պինդ մարմնի ճառագայթումը կամ հեղուկ մարմինբաղկացած է տարբեր հաճախականությունների էլեկտրամագնիսական ալիքներից։ Տարբեր հաճախականությունների ալիքները անհավասար բեկվում են պրիզմայով և ընկնում տարբեր վայրերէկրան. Հաճախականության համաստեղություն էլեկտրամագնիսական ճառագայթում, արտանետվում է նյութի կողմից և կոչվում է արտանետումների սպեկտր։ Մյուս կողմից, նյութերը կլանում են որոշակի հաճախականությունների ճառագայթումը: Վերջիններիս ամբողջությունը կոչվում է նյութի կլանման սպեկտր։

Սպեկտր ստանալու համար պրիզմայի փոխարեն կարող եք օգտագործել դիֆրակցիոն ցանց։ Վերջինս իրենից ներկայացնում է ապակե ափսե, որի մակերեսին միմյանցից շատ մոտ հեռավորության վրա (մինչև 1500 հարված 1 մմ-ում) կիրառվում են բարակ զուգահեռ հարվածներ։ Անցնելով նման վանդակաճաղի միջով՝ լույսը քայքայվում է և ձևավորում սպեկտր, որը նման է պրիզմայի միջոցով ստացվածին։ Դիֆրակցիան բնորոշ է ցանկացած ալիքային շարժմանը և ծառայում է որպես լույսի ալիքային բնույթի հիմնական ապացույցներից մեկը:

Տաքանալիս նյութը ճառագայթներ է արձակում (ճառագայթում): Եթե ​​ճառագայթումն ունի մեկ ալիքի երկարություն, ապա այն կոչվում է մոնոխրոմատիկ։ Շատ դեպքերում ճառագայթումը բնութագրվում է մի քանի ալիքի երկարությամբ: Երբ ճառագայթումը տարրալուծվում է մոնոխրոմատիկ բաղադրիչների, ստացվում է ճառագայթման սպեկտր, որտեղ նրա առանձին բաղադրիչներն արտահայտվում են սպեկտրային գծերով։

Ազատ կամ թույլ կապված ատոմներից (օրինակ՝ գազերում կամ գոլորշիներում) ճառագայթման արդյունքում ստացված սպեկտրները կոչվում են ատոմային սպեկտրներ։

Պինդ մարմիններից կամ հեղուկներից արտանետվող ճառագայթումը միշտ տալիս է շարունակական սպեկտր: Տաք գազերի և գոլորշիների արտանետվող ճառագայթումը, ի տարբերություն ճառագայթման պինդ նյութերև հեղուկներ, պարունակում է միայն որոշակի ալիքի երկարություններ: Ուստի էկրանին շարունակական շերտի փոխարեն ստացվում է մուգ բացերով առանձնացված առանձին գունավոր գծերի շարք։ Այս գծերի քանակը և գտնվելու վայրը կախված են տաք գազի կամ գոլորշու բնույթից: Այսպիսով, կալիումի գոլորշին տալիս է երեք գծերից բաղկացած սպեկտր՝ երկու կարմիր և մեկ մանուշակագույն; կալցիումի գոլորշիների սպեկտրում կան մի քանի կարմիր, դեղին և կանաչ գծեր և այլն:

Պինդ մարմիններից կամ հեղուկներից արտանետվող ճառագայթումը միշտ տալիս է շարունակական սպեկտր: Տաք գազերի և գոլորշիների արտանետվող ճառագայթումը, ի տարբերություն պինդ մարմինների և հեղուկների ճառագայթման, պարունակում է միայն որոշակի ալիքի երկարություններ։ Ուստի էկրանին շարունակական շերտի փոխարեն ստացվում է մուգ բացերով առանձնացված առանձին գունավոր գծերի շարք։ Այս գծերի քանակը և գտնվելու վայրը կախված են տաք գազի կամ գոլորշու բնույթից: Այսպիսով, կալիումի գոլորշին տալիս է սպեկտր, որը բաղկացած է երեք գծերից՝ երկու կարմիր և մեկ մանուշակագույն; կալցիումի գոլորշիների սպեկտրում կան մի քանի կարմիր, դեղին և կանաչ գծեր և այլն:

Նման սպեկտրները կոչվում են գծային սպեկտրներ: Պարզվել է, որ գազերի ատոմներից արձակված լույսն ունի գծային սպեկտր, որում սպեկտրային գծերը կարելի է միացնել շարքերով։

Յուրաքանչյուր շարքում գծերի դասավորությունը համապատասխանում է որոշակի օրինաչափության։ Առանձին գծերի հաճախականությունները կարելի է նկարագրել Բալմերի բանաձեւը:

Այն փաստը, որ յուրաքանչյուր տարրի ատոմները տալիս են միանգամայն որոշակի սպեկտր, որը բնորոշ է միայն այս տարրին, և համապատասխան սպեկտրային գծերի ինտենսիվությունը ավելի բարձր է, ավելի շատ բովանդակությունՆմուշի տարրը լայնորեն օգտագործվում է նյութերի և նյութերի որակական և քանակական բաղադրությունը որոշելու համար: Հետազոտության այս մեթոդը կոչվում է սպեկտրային վերլուծություն.

Պարզվեց, որ ատոմի կառուցվածքի մոլորակային մոդելն ի վիճակի չէ բացատրել ջրածնի ատոմների գծային արտանետումների սպեկտրը, և առավել եւս՝ սպեկտրային գծերի մի շարքի համակցությունը։ Միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնը պետք է մոտենա միջուկին՝ շարունակաբար փոխելով նրա շարժման արագությունը։ Նրա կողմից արձակվող լույսի հաճախականությունը որոշվում է նրա պտտման հաճախականությամբ և, հետևաբար, պետք է անընդհատ փոփոխվի: Սա նշանակում է, որ ատոմի ճառագայթման սպեկտրը պետք է լինի շարունակական, շարունակական։ Ըստ այս մոդելի՝ ատոմի ճառագայթման հաճախականությունը պետք է հավասար լինի մեխանիկական թրթռման հաճախականությանը կամ դրա բազմապատիկ լինի, ինչը անհամատեղելի է Բալմերի բանաձևին։ Այսպիսով, Ռադերֆորդի տեսությունը չի կարող բացատրել ոչ կայուն ատոմների, ոչ էլ դրանց գծային սպեկտրների առկայությունը։

լույսի քվանտային տեսություն

1900 թ M. Plankցույց տվեց, որ տաքացած մարմնի ճառագայթում արձակելու ունակությունը կարող է քանակապես ճիշտ նկարագրվել միայն ենթադրելով, որ ճառագայթային էներգիան արտանետվում և կլանում է մարմինները ոչ թե անընդհատ, այլ առանձին, այսինքն. առանձին բաժիններով՝ քվանտա։ Միևնույն ժամանակ, էներգիան Եյուրաքանչյուր այդպիսի հատված կապված է ճառագայթման հաճախականության հետ՝ կոչվող հարաբերությամբ Պլանկի հավասարումները:

Ինքը՝ Պլանկը երկար ժամանակկարծում էր, որ քվանտներով լույսի արտանետումն ու կլանումը ճառագայթող մարմինների հատկությունն է, և ոչ թե բուն ճառագայթման, որն ունակ է ունենալ ցանկացած էներգիա և, հետևաբար, կարող է անընդհատ կլանվել։ Այնուամենայնիվ, 1905 թ Էյնշտեյնը, վերլուծելով ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի ֆենոմենը, եկել է այն եզրակացության, որ էլեկտրամագնիսական (ճառագայթային) էներգիան գոյություն ունի միայն քվանտների տեսքով և, հետևաբար, ճառագայթումը անբաժանելի նյութական «մասնիկների» (ֆոտոնների) հոսք է, որի էներգիան որոշված Պլանկի հավասարումը.

ֆոտոէլեկտրական էֆեկտՄետաղի կողմից էլեկտրոնների արտանետումը լույսի ներթափանցման ազդեցության տակ կոչվում է. Այս երեւույթը մանրամասն ուսումնասիրվել է 1888-1890 թթ. Ա.Գ.Ստոլետով. Եթե ​​տեղադրեք տեղադրումը վակուումի մեջ և կիրառեք ափսեի վրա Մբացասական պոտենցիալ, այնուհետև շղթայում հոսանք չի նկատվի, քանի որ ափսեի և ցանցի միջև ընկած տարածության մեջ չկան լիցքավորված մասնիկներ, որոնք կարող են տեղափոխել էլեկտրաէներգիա. Բայց երբ թիթեղը լուսավորվում է լույսի աղբյուրով, գալվանոմետրը հայտնաբերում է հոսանքի առաջացումը (կոչվում է ֆոտոհոսանք), որի կրիչները մետաղից լույսով դուրս հանված էլեկտրոններն են։

Պարզվեց, որ երբ փոխվում է լույսի ինտենսիվությունը, փոխվում է միայն մետաղի արտանետած էլեկտրոնների թիվը, այսինքն. ֆոտոհոսանքի ուժ: Բայց մետաղից արտանետվող յուրաքանչյուր էլեկտրոնի առավելագույն կինետիկ էներգիան կախված չէ լուսավորության ինտենսիվությունից, այլ փոխվում է միայն այն ժամանակ, երբ փոխվում է մետաղի վրա լույսի անկման հաճախականությունը։ Ալիքի երկարության աճով (այսինքն՝ հաճախականության նվազմամբ) է, որ մետաղի արտանետվող էլեկտրոնների էներգիան նվազում է, և այնուհետև յուրաքանչյուր մետաղի համար որոշված ​​ալիքի երկարության դեպքում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը անհետանում է և չի երևում նույնիսկ շատ: բարձր լույսի ինտենսիվություն. Այսպիսով, երբ լուսավորվում է կարմիր կամ նարնջագույն լույսով, նատրիումը չի ցուցադրում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ և սկսում է էլեկտրոններ արձակել միայն 590 նմ-ից պակաս ալիքի երկարությամբ (դեղին լույս); լիթիումում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը հայտնաբերվում է նույնիսկ ավելի ցածր ալիքի երկարություններ, սկսած 516 նմ ( կանաչ լույս); իսկ տեսանելի լույսի ազդեցության տակ պլատինից էլեկտրոններ դուրս բերելն ընդհանրապես տեղի չի ունենում և սկսվում է միայն այն ժամանակ, երբ պլատինը ճառագայթվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներով:

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի այս հատկությունները միանգամայն անբացատրելի են լույսի դասական ալիքային տեսության տեսանկյունից, ըստ որի ազդեցությունը պետք է որոշվի (տվյալ մետաղի համար) միայն մեկ միավոր ժամանակում մետաղի մակերեսի կողմից կլանված էներգիայի քանակով, սակայն. չպետք է կախված լինի մետաղի վրա ճառագայթման տեսակից: Այնուամենայնիվ, այս նույն հատկությունները ստանում են պարզ և համոզիչ բացատրություն, եթե ենթադրենք, որ ճառագայթումը բաղկացած է առանձին մասերից՝ ֆոտոններից, որոնք ունեն հստակ սահմանված էներգիա։

Փաստորեն, մետաղի էլեկտրոնը կապված է մետաղի ատոմների հետ, ուստի որոշակի քանակությամբ էներգիա պետք է ծախսվի այն դուրս հանելու համար: Եթե ​​ֆոտոնն ունի անհրաժեշտ քանակությամբ էներգիա (իսկ ֆոտոնի էներգիան որոշվում է ճառագայթման հաճախականությամբ), ապա էլեկտրոնը դուրս կթափվի, և կդիտվի ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը։ Մետաղի հետ փոխազդեցության գործընթացում ֆոտոնն ամբողջությամբ զիջում է իր էներգիան էլեկտրոնին, քանի որ ֆոտոնը չի կարող մասնատվել։ Ֆոտոնի էներգիան մասամբ կծախսվի էլեկտրոնի և մետաղի միջև կապը խզելու վրա, մասամբ էլ էլեկտրոնին շարժման կինետիկ էներգիա հաղորդելու վրա։ Հետևաբար, մետաղից տապալված էլեկտրոնի առավելագույն կինետիկ էներգիան չի կարող ավելի մեծ լինել, քան ֆոտոնի էներգիայի և մետաղի ատոմների հետ էլեկտրոնի միացման էներգիայի տարբերությունը: Հետևաբար, մեկ միավոր ժամանակում մետաղի մակերևույթի վրա ընկնող ֆոտոնների քանակի աճով (այսինքն՝ լուսավորության ինտենսիվության աճով) կավելանա միայն մետաղից արտանետվող էլեկտրոնների թիվը, ինչը կհանգեցնի ավելացմանը։ ֆոտոհոսանք, բայց յուրաքանչյուր էլեկտրոնի էներգիան չի ավելանա: Եթե ​​ֆոտոնների էներգիան փոքր է էլեկտրոնը արտանետելու համար պահանջվող նվազագույն էներգիայից, ապա ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը չի նկատվի մետաղի վրա ընկած ցանկացած թվով ֆոտոնների համար, այսինքն. ցանկացած լույսի ինտենսիվության դեպքում:

լույսի քվանտային տեսություն, զարգացած Էյնշտեյնը, կարողացավ բացատրել ոչ միայն ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի հատկությունները, այլև լույսի քիմիական գործողության օրենքները, ջերմաստիճանի կախվածությունպինդ մարմինների ջերմունակությունը և մի շարք այլ երևույթներ։ Պարզվեց, որ այն չափազանց օգտակար է ատոմների և մոլեկուլների կառուցվածքի մասին պատկերացումների զարգացման համար։

Լույսի քվանտային տեսությունից հետևում է, որ ֆոտոնն ի վիճակի չէ տրոհվել. որպես ամբողջություն, այն նաև փոխազդում է լուսանկարչական թաղանթի լուսազգայուն նյութի հետ, ինչ-որ կետում այն ​​մթնում է և այլն: Այս առումով ֆոտոնն իրեն պահում է որպես մասնիկ, այսինքն. ցուցադրում է կորպուսային հատկություններ. Այնուամենայնիվ, ֆոտոնն ունի նաև ալիքային հատկություններ. դա դրսևորվում է լույսի տարածման ալիքային բնույթով, ֆոտոնին միջամտելու և ցրելու ունակությամբ: Ֆոտոնը մասնիկից տարբերվում է տերմինի դասական իմաստով նրանով, որ նրա ճշգրիտ դիրքը տարածության մեջ, ինչպես ցանկացած ալիքի ճշգրիտ դիրքը, հնարավոր չէ ճշտել։ Բայց դա նաև տարբերվում է «դասական» ալիքից՝ մասերի բաժանվելու անկարողությունից։ Համատեղելով կորպուսկուլյար և ալիքային հատկությունները՝ ֆոտոնը, խստորեն ասած, ոչ մասնիկ է, ոչ էլ ալիք, այն ունի կորպուսուլյար-ալիքային երկակիություն:

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 վերջ XIX- քսաներորդ դարի սկիզբը, 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 առաջինը էլեկտրոնային մոդելատոմ. 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 կար: 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 կանչեց 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 միջուկի մեջ չեն, 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։

Իր նմանության շնորհիվ Արեգակնային համակարգՌադերֆորդի մոդելը կոչվում էր մոլորակային:

Ինչու է ատոմը գոյություն ունի

Այնուամենայնիվ, Ռադերֆորդի ատոմի մոդելը չկարողացավ բացատրել, թե ինչու է ատոմն այդքան կայուն: Ի վերջո, դասական ֆիզիկայի օրենքների համաձայն, էլեկտրոնը, պտտվելով ուղեծրում, շարժվում է արագացումով, հետևաբար, այն ճառագայթում է էլեկտրամագնիսական ալիքներ և կորցնում 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։

1903 թվականին անգլիացի գիտնական Թոմսոնն առաջարկեց ատոմի մոդել, որը կատակով կոչվեց «չամիչով բուլկի»։ Ըստ նրա՝ ատոմը միատեսակ դրական լիցք ունեցող գունդ է, որի մեջ չամիչի նման ցրված են բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները։

Այնուամենայնիվ, ատոմի հետագա ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին, որ այս տեսությունն անհիմն է: Եվ մի քանի տարի անց մեկ այլ անգլիացի ֆիզիկոս Ռադերֆորդը մի շարք փորձեր կատարեց։ Արդյունքների հիման վրա նա ստեղծեց վարկած ատոմի կառուցվածքի մասին, որը մինչ այժմ ճանաչված է ամբողջ աշխարհում։

Ռադերֆորդի փորձը. ատոմի իր մոդելի առաջարկը

Իր փորձերի ժամանակ Ռադերֆորդը ալֆա մասնիկների մի ճառագայթ անցկացրեց բարակ ոսկե փայլաթիթեղի միջով: Ոսկին ընտրվել է իր պլաստիկության համար, ինչը հնարավորություն է տվել ստեղծել շատ բարակ փայլաթիթեղ՝ մոլեկուլների գրեթե մեկ շերտ հաստությամբ։ Փայլաթիթեղի հետևում հատուկ էկրան էր, որը լուսավորվում էր, երբ ռմբակոծվում էր դրա վրա ընկնող ալֆա մասնիկներով: Ըստ Թոմսոնի տեսության՝ ալֆա մասնիկները պետք է անարգել անցնեին փայլաթիթեղի միջով՝ բավականին շեղվելով դեպի կողքերը։ Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ որոշ մասնիկներ իրենց պահեցին այս կերպ, և շատ փոքր մասը հետ ցատկեց, կարծես ինչ-որ բանի հարվածում է:

Այսինքն՝ պարզվել է, որ ատոմի ներսում կա պինդ և փոքր ինչ-որ բան, որից ալֆա մասնիկները ցատկել են։ Հենց այդ ժամանակ Ռադերֆորդը առաջարկեց ատոմի կառուցվածքի մոլորակային մոդել։ Ռադերֆորդի ատոմի մոլորակային մոդելը բացատրում էր ինչպես իր, այնպես էլ իր գործընկերների փորձերի արդյունքները։ Մինչ օրս չի առաջարկվում լավագույն մոդելը, չնայած այս տեսության որոշ ասպեկտներ դեռևս չեն համապատասխանում պրակտիկային գիտության որոշ շատ նեղ ոլորտներում: Բայց հիմնականում ատոմի մոլորակային մոդելն ամենաօգտակարն է բոլորից: Ինչ է այս մոդելը:

Ատոմի կառուցվածքի մոլորակային մոդել

Ինչպես ենթադրում է անունը, ատոմը համեմատվում է մոլորակի հետ: Այս դեպքում մոլորակը ատոմի միջուկ է։ Իսկ էլեկտրոնները միջուկի շուրջը պտտվում են բավականին մեծ հեռավորության վրա, ինչպես արբանյակները պտտվում են մոլորակի շուրջը: Միայն էլեկտրոնների պտտման արագությունն է հարյուր հազարավոր անգամ ավելի մեծ, քան ամենաարագ արբանյակի պտտման արագությունը։ Հետևաբար, էլեկտրոնն իր պտույտի ժամանակ ստեղծում է միջուկի մակերևույթի վերևում, ասես, ամպ։ Իսկ էլեկտրոնների գոյություն ունեցող լիցքերը վանում են նույն լիցքերը, որոնք առաջացել են այլ էլեկտրոնների կողմից այլ միջուկների շուրջ։ Հետեւաբար, ատոմները չեն «կպչում», այլ գտնվում են միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա։

Իսկ երբ խոսում ենք մասնիկների բախման մասին, նկատի ունենք, որ նրանք մոտենում են միմյանց բավական մեծ հեռավորության վրա և ետ են մղվում իրենց լիցքերի դաշտերով։ Անմիջական շփում չկա։ Ընդհանուր առմամբ, նյութի մասնիկները շատ հեռու են միմյանցից: Եթե ​​որևէ կերպ հնարավոր լիներ միասին պայթեցնել որևէ մարմնի մասնիկներ, ապա այն կկրճատվեր միլիարդ անգամ: Երկիրը խնձորից փոքր կդառնար։ Այսպիսով, ցանկացած նյութի հիմնական ծավալը, որքան էլ տարօրինակ հնչի, զբաղեցնում է դատարկությունը, որի մեջ գտնվում են լիցքավորված մասնիկներ, որոնք պահվում են փոխազդեցության էլեկտրոնային ուժերի կողմից հեռավորության վրա: