การสร้างแบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม สารานุกรมโรงเรียน

ความคิดที่ว่าอะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสสาร เกิดขึ้นครั้งแรกในช่วง กรีกโบราณ. อย่างไรก็ตาม ในปลายศตวรรษที่ 18 ต้องขอบคุณผลงานของนักวิทยาศาสตร์เช่น A. Lavoisier, M. V. Lomonosov และคนอื่นๆ บางส่วน ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าอะตอมมีอยู่จริง อย่างไรก็ตาม ในสมัยนั้น ไม่มีใครสงสัยว่าโครงสร้างภายในของพวกเขาคืออะไร นักวิทยาศาสตร์ยังคงถือว่าอะตอมเป็น "อิฐ" ที่แบ่งแยกไม่ได้ซึ่งประกอบเป็นสสารทั้งหมด

ความพยายามที่จะอธิบายโครงสร้างของอะตอม

ใครเป็นผู้เสนอแบบจำลองนิวเคลียร์คนแรกของนักวิทยาศาสตร์? ความพยายามครั้งแรกในการสร้างแบบจำลองของอนุภาคเหล่านี้เป็นของ J. Thomson อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถเรียกได้ว่าประสบความสำเร็จในความหมายที่สมบูรณ์ของคำ ท้ายที่สุด Thomson เชื่อว่าอะตอมเป็นระบบทรงกลมและเป็นกลางทางไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าประจุบวกมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอบนปริมาตรของลูกบอลนี้ และภายในนั้นมีนิวเคลียสที่มีประจุลบอยู่ภายใน นักวิทยาศาสตร์พยายามอธิบายโครงสร้างภายในของอะตอมทั้งหมดไม่ประสบความสำเร็จ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดเป็นผู้เสนอแบบจำลองนิวเคลียร์ของโครงสร้างของอะตอมเมื่อไม่กี่ปีหลังจากที่ทอมสันเสนอทฤษฎีของเขา

ประวัติการวิจัย

ด้วยความช่วยเหลือจากการศึกษาอิเล็กโทรไลซิสในปี ค.ศ. 1833 ฟาราเดย์สามารถระบุได้ว่ากระแสในสารละลายอิเล็กโทรไลต์นั้นเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุหรือไอออน จากการศึกษาเหล่านี้ เขาสามารถกำหนดประจุขั้นต่ำของไอออนได้ นักเคมีในประเทศ D.I. Mendeleev มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาทิศทางนี้ในฟิสิกส์ เขาเป็นคนแรกที่ตั้งคำถามในแวดวงวิทยาศาสตร์ว่าอะตอมทั้งหมดสามารถมีลักษณะเหมือนกันได้ เราเห็นว่าก่อนที่จะเสนอแบบจำลองนิวเคลียร์ของโครงสร้างอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดเป็นครั้งแรก นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้ดำเนินการ จำนวนมากของการทดลองที่สำคัญไม่น้อย พวกเขาก้าวหน้าทฤษฎีอะตอมมิคของโครงสร้างของสสารไปข้างหน้า

ประสบการณ์ครั้งแรก

รัทเทอร์ฟอร์ดเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่เก่งกาจอย่างแท้จริง เพราะการค้นพบของเขาทำให้แนวคิดเรื่องโครงสร้างของสสารกลับด้าน ในปีพ.ศ. 2454 เขาสามารถสร้างการทดลองโดยที่นักวิจัยสามารถมองเข้าไปในส่วนลึกอันลึกลับของอะตอม เพื่อให้ได้แนวคิดว่าโครงสร้างภายในของมันคืออะไร การทดลองครั้งแรกดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์โดยได้รับการสนับสนุนจากนักวิจัยคนอื่น ๆ แต่บทบาทหลักในการค้นพบยังคงเป็นของรัทเธอร์ฟอร์ด

การทดลอง

การใช้แหล่งกำเนิดรังสีกัมมันตภาพรังสีจากธรรมชาติ รัทเทอร์ฟอร์ดสามารถสร้างปืนใหญ่ที่ปล่อยกระแสอนุภาคแอลฟาออกมา มันคือกล่องที่ทำด้วยตะกั่ว ข้างในนั้นมีสารกัมมันตภาพรังสี ปืนใหญ่มีช่องเจาะซึ่งอนุภาคอัลฟาทั้งหมดชนกับตะแกรงตะกั่ว พวกมันบินได้เฉพาะช่องเท่านั้น มีฉากกั้นอีกหลายบานขวางทางลำอนุภาคกัมมันตภาพรังสีนี้

พวกเขาแยกอนุภาคที่เบี่ยงเบนไปจากทิศทางที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ พุ่งเข้าเป้าอย่างเข้มข้น รัทเทอร์ฟอร์ดใช้ตามเป้าหมาย แผ่นบางจากแผ่นทองคำเปลว หลังจากที่อนุภาคกระทบแผ่นนี้ พวกมันยังคงเคลื่อนที่ต่อไปและในที่สุดก็ชนกับหน้าจอเรืองแสงซึ่งติดตั้งอยู่ด้านหลังเป้าหมายนี้ เมื่ออนุภาคแอลฟาพุ่งชนหน้าจอนี้ แสงวาบก็ถูกบันทึกไว้ โดยที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตัดสินได้ว่าอนุภาคจำนวนเท่าใดที่เบี่ยงเบนไปจากทิศทางเดิมเมื่อชนกับฟอยล์ และขนาดของการเบี่ยงเบนนี้เป็นเท่าใด

ความแตกต่างจากประสบการณ์ที่ผ่านมา

เด็กนักเรียนและนักเรียนที่มีความสนใจในผู้ที่เสนอแบบจำลองนิวเคลียร์ของโครงสร้างของอะตอมควรรู้ว่าการทดลองที่คล้ายกันได้ดำเนินการในฟิสิกส์ก่อนรัทเทอร์ฟอร์ด พวกเขา แนวคิดหลักคือการรวบรวมข้อมูลมากที่สุดเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมจากการเบี่ยงเบนของอนุภาคจากวิถีเดิม การศึกษาทั้งหมดนี้นำไปสู่การสะสมของข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่ง กระตุ้นความคิดเกี่ยวกับ โครงสร้างภายในอนุภาคที่เล็กที่สุด

เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าอะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ แต่ในบรรดานักวิจัยส่วนใหญ่ ความคิดเห็นที่แพร่หลายคืออะตอมจากภายในเป็นเหมือนกริดที่เต็มไปด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ การทดลองดังกล่าวทำให้สามารถรับข้อมูลจำนวนมากได้ เช่น การกำหนดขนาดทางเรขาคณิตของอะตอม

อัจฉริยะเดา

รัทเทอร์ฟอร์ดสังเกตว่าไม่มีรุ่นก่อนของเขาที่พยายามจะระบุได้ว่าอนุภาคแอลฟาสามารถเบี่ยงเบนจากมุมที่กว้างมากจากวิถีของพวกมันได้หรือไม่ แบบจำลองเก่าซึ่งบางครั้งเรียกว่า "พุดดิ้งลูกเกด" ในหมู่นักวิทยาศาสตร์ (เพราะตามแบบจำลองนี้ อิเล็กตรอนในอะตอมมีการกระจายเหมือนลูกเกดในพุดดิ้ง) ไม่ยอมให้มีส่วนประกอบโครงสร้างหนาแน่นภายในอะตอม ไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใดสนใจแม้แต่จะพิจารณาตัวเลือกนี้ นักวิจัยขอให้นักเรียนติดตั้งอุปกรณ์ติดตั้งใหม่ในลักษณะที่มีการบันทึกการเบี่ยงเบนขนาดใหญ่ของอนุภาคจากวิถีโคจร - เท่านั้นเพื่อที่จะแยกความเป็นไปได้ดังกล่าว ลองนึกภาพความประหลาดใจของทั้งนักวิทยาศาสตร์และนักเรียนของเขา เมื่อปรากฎว่าอนุภาคบางตัวแยกออกจากกันในมุม 180 o

มีอะไรอยู่ภายในอะตอม?

เราได้เรียนรู้ว่าใครเป็นผู้เสนอแบบจำลองนิวเคลียร์ของโครงสร้างของอะตอม และสิ่งที่เป็นประสบการณ์ของนักวิทยาศาสตร์คนนี้ ในเวลานั้น การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดถือเป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริง เขาถูกบังคับให้สรุปว่าภายในอะตอม มวลส่วนใหญ่อยู่ในสารที่มีความหนาแน่นสูงมาก โครงการ แบบจำลองนิวเคลียร์โครงสร้างของอะตอมนั้นง่ายมาก: ข้างในเป็นนิวเคลียสที่มีประจุบวก

อนุภาคอื่นๆ ที่เรียกว่าอิเล็กตรอน โคจรรอบนิวเคลียสนี้ ส่วนที่เหลือมีลำดับความสำคัญน้อยกว่าหลายขนาด การจัดเรียงอิเล็กตรอนภายในอะตอมไม่เป็นระเบียบ - อนุภาคถูกจัดเรียงตามลำดับพลังงานที่เพิ่มขึ้น ผู้วิจัยเรียกชิ้นส่วนภายในของนิวเคลียสของอะตอม ชื่อที่นักวิทยาศาสตร์แนะนำยังคงใช้ในวิทยาศาสตร์

วิธีการเตรียมตัวสำหรับบทเรียน?

เด็กนักเรียนที่สนใจผู้ที่แนะนำแบบจำลองนิวเคลียร์ของโครงสร้างของอะตอมสามารถแสดงความรู้เพิ่มเติมในบทเรียน ตัวอย่างเช่น คุณสามารถบอกได้ว่ารัทเทอร์ฟอร์ดชอบเปรียบเทียบสิ่งที่เขาค้นพบมานานหลังจากการทดลองของเขาอย่างไร ประเทศในแอฟริกาใต้ถูกลักลอบขนอาวุธสำหรับกลุ่มกบฏ ซึ่งบรรจุอยู่ในก้อนฝ้าย เจ้าหน้าที่ศุลกากรจะระบุได้อย่างไรว่าเสบียงอันตรายอยู่ที่ไหนหากรถไฟเต็มไปด้วยก้อนขนเหล่านี้? เจ้าหน้าที่ศุลกากรสามารถเริ่มยิงที่ก้อนและที่กระสุนจะสะท้อนกลับและมีอาวุธ รัทเทอร์ฟอร์ดเน้นว่านี่คือการค้นพบของเขา

นักเรียนที่กำลังเตรียมตอบคำถามในหัวข้อนี้ในบทเรียน แนะนำให้เตรียมคำตอบสำหรับคำถามต่อไปนี้

1. ใครเป็นผู้เสนอแบบจำลองนิวเคลียร์ของโครงสร้างของอะตอม

2. ความหมายของการทดลองคืออะไร?

3. ความแตกต่างของแบบจำลองนิวเคลียร์กับรุ่นอื่นๆ

ความสำคัญของทฤษฎีของรัทเทอร์ฟอร์ด

ข้อสรุปที่รุนแรงซึ่ง Rutherford ดึงมาจากการทดลองของเขาทำให้ผู้ร่วมสมัยหลายคนสงสัยความถูกต้องของแบบจำลองนี้ แม้แต่รัทเทอร์ฟอร์ดเองก็ไม่มีข้อยกเว้น เขาตีพิมพ์ผลงานวิจัยของเขาเพียงสองปีหลังจากการค้นพบ โดยใช้แนวคิดคลาสสิกเกี่ยวกับวิธีการเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็ก เขาได้เสนอแบบจำลองดาวเคราะห์นิวเคลียร์ของโครงสร้างของอะตอม โดยทั่วไป อะตอมมีประจุเป็นกลาง อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส เหมือนกับที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นเนื่องจากกองกำลังคูลอมบ์ ในขณะนี้ แบบจำลองของรัทเธอร์ฟอร์ดได้รับการปรับปรุงอย่างมาก แต่การค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้สูญเสียความเกี่ยวข้องไปในวันนี้

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม: นิวเคลียส (สีแดง) และอิเล็กตรอน (สีเขียว)

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม, หรือ รุ่นรัทเธอร์ฟอร์ด, - แบบจำลองประวัติศาสตร์โครงสร้างของอะตอมซึ่งเสนอโดยเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด อันเป็นผลมาจากการทดลองการกระเจิงของอนุภาคแอลฟา ตามแบบจำลองนี้ อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกขนาดเล็ก ซึ่งมวลเกือบทั้งหมดของอะตอมกระจุกตัวอยู่รอบ ๆ ซึ่งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เช่นเดียวกับที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอมสอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนมีลักษณะเป็นควอนตัมและไม่ได้อธิบายไว้โดยกฎของกลศาสตร์คลาสสิก ในอดีต แบบจำลองดาวเคราะห์ของรัทเทอร์ฟอร์ดได้สืบทอดต่อจาก "แบบจำลองพุดดิ้งพลัม" ของโจเซฟ จอห์น ทอมสัน ซึ่งสันนิษฐานว่าอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะอยู่ภายในอะตอมที่มีประจุบวก

รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอแบบจำลองใหม่สำหรับโครงสร้างของอะตอมในปี พ.ศ. 2454 โดยสรุปจากการทดลองการกระเจิงของอนุภาคแอลฟาบนแผ่นทองคำเปลว ซึ่งดำเนินการภายใต้การนำของเขา ในระหว่างการกระเจิงนี้ อนุภาคแอลฟาจำนวนมากโดยไม่คาดคิดกระจัดกระจายเป็นมุมกว้าง ซึ่งบ่งชี้ว่าศูนย์กลางการกระเจิงมี ขนาดเล็กและมีนัยสำคัญ ค่าไฟฟ้า. การคำนวณของรัทเทอร์ฟอร์ดพบว่าศูนย์กระเจิง ประจุบวกหรือลบ ต้องมีอย่างน้อย 3000 ครั้ง ขนาดที่เล็กกว่าอะตอมซึ่งในขณะนั้นทราบกันดีอยู่แล้วและประมาณว่าอยู่ที่ประมาณ 10 -10 เมตร นับแต่นั้นเป็นต้นมา อิเล็กตรอนก็เป็นที่รู้จักแล้วและมวลและประจุของพวกมันถูกกำหนดขึ้น ศูนย์การกระเจิงซึ่งต่อมาเรียกว่านิวเคลียสจะต้อง มีประจุตรงข้ามกับอิเล็กตรอน รัทเทอร์ฟอร์ดไม่ได้เชื่อมโยงปริมาณประจุกับเลขอะตอม ข้อสรุปนี้ทำขึ้นในภายหลัง และรัทเทอร์ฟอร์ดเองก็แนะนำว่าประจุนั้นเป็นสัดส่วนกับมวลอะตอม

ข้อเสีย แบบจำลองดาวเคราะห์คือความไม่เข้ากันกับกฎของฟิสิกส์คลาสสิก หากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเหมือนดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ การเคลื่อนที่ของพวกมันจะถูกเร่ง ดังนั้นตามกฎของอิเล็กโทรไดนามิกแบบคลาสสิก พวกมันควรจะแผ่รังสีออกมา คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสูญเสียพลังงานและล้มลงบนแกนกลาง ขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาแบบจำลองดาวเคราะห์คือแบบจำลอง Bohr โดยตั้งสมมติฐานอื่น ๆ ซึ่งแตกต่างจากกฎการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนแบบคลาสสิก ความขัดแย้งอย่างสมบูรณ์ของอิเล็กโทรไดนามิกสามารถแก้ไขกลศาสตร์ควอนตัมได้

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010 .

ดูว่า "แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys: แองเกิล แบบจำลองอะตอมของดาวเคราะห์ vok Planetenmodell des Atoms, n rus. แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม f prac modele planétaire de l'atome, m … Fizikos ปลายทาง žodynas

แบบจำลอง Bohr ของอะตอมคล้ายไฮโดรเจน (Z คือประจุของนิวเคลียส) โดยมีอิเล็กตรอนที่มีประจุลบอยู่ภายใน เปลือกอะตอม, ล้อมรอบนิวเคลียสอะตอมขนาดเล็กที่มีประจุบวก ... Wikipedia

โมเดล (โมเดลภาษาฝรั่งเศส, modello ภาษาอิตาลี, จากภาษาละติน โมดูลัส การวัด, การวัด, ตัวอย่าง, บรรทัดฐาน), 1) ตัวอย่างที่ทำหน้าที่เป็นมาตรฐาน (มาตรฐาน) สำหรับการทำซ้ำต่อเนื่องหรือจำนวนมาก (ม. ของรถยนต์, M. ของเสื้อผ้า ฯลฯ .) ) เช่นเดียวกับประเภทแบรนด์ใด ๆ ... ...

I Model (รุ่น) วอลเตอร์ (24 มกราคม 2434, Gentin, ปรัสเซียตะวันออก, 21 เมษายน 2488, ใกล้ Duisburg), นาซีเยอรมันนายพลจอมพล (1944) ในกองทัพตั้งแต่ปี พ.ศ. 2452 เข้าร่วมในสงครามโลกครั้งที่ 1 ปี พ.ศ. 2457 พ.ศ. 2457 ตั้งแต่พฤศจิกายน 2483 เขาสั่งรถถังที่ 3 ... ... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

โครงสร้างของอะตอม- (ดู) สร้างจาก อนุภาคมูลฐานสามประเภท (ดู) (ดู) และ (ดู) สร้างระบบที่มั่นคง โปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนหนึ่งของอะตอม (ดู) อิเล็กตรอนก่อตัวเป็นเปลือกอิเล็กตรอน แรงกระทำในนิวเคลียส (ดู) ขอบคุณที่ ... ... สารานุกรมโปลีเทคนิคที่ยิ่งใหญ่

คำนี้มีความหมายอื่น ดูอะตอม (ความหมาย) อะตอมฮีเลียม อะตอม (จากภาษากรีกอื่น ๆ ... Wikipedia

- (1871 2480) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษหนึ่งในผู้สร้างทฤษฎีกัมมันตภาพรังสีและโครงสร้างของอะตอมผู้ก่อตั้ง โรงเรียนวิทยาศาสตร์, สมาชิกต่างประเทศที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Sciences (1922) และสมาชิกกิตติมศักดิ์ของ USSR Academy of Sciences (1925) เกิดที่นิวซีแลนด์ หลังจากสำเร็จการศึกษาจาก ... ... พจนานุกรมสารานุกรม

อะตอมฮีเลียม อะตอม (กรีกโบราณ ἄτομος แบ่งแยกไม่ได้) ส่วนที่เล็กที่สุด องค์ประกอบทางเคมีซึ่งเป็นพาหะของคุณสมบัติของมัน อะตอมประกอบด้วย นิวเคลียสของอะตอมและเมฆอิเล็กตรอนโดยรอบ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกและ ... ... Wikipedia

อะตอมฮีเลียม อะตอม (กรีกอีกตัวหนึ่ง ἄτομος แบ่งแยกไม่ได้) เป็นส่วนที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมี ซึ่งเป็นพาหะของคุณสมบัติของธาตุนั้น อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมและมีเมฆอิเล็กตรอนล้อมรอบ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกและ ... ... Wikipedia

หนังสือ

• ชุดโต๊ะ. ฟิสิกส์. เกรด 11 (15 โต๊ะ), . อัลบั้มการศึกษา 15 แผ่น หม้อแปลงไฟฟ้า. การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าใน เทคโนโลยีที่ทันสมัย. โคมไฟอิเล็กทรอนิกส์ หลอดรังสีแคโทด. เซมิคอนดักเตอร์ เซมิคอนดักเตอร์ไดโอด. ทรานซิสเตอร์.…

ข้อมูลแรกเกี่ยวกับคอมเพล็กซ์ โครงสร้างของอะตอมได้รับในการศึกษากระบวนการทาง กระแสไฟฟ้าผ่านของเหลว ในวัยสามสิบของศตวรรษที่ XIX การทดลอง นักฟิสิกส์ดีเด่น M. Faraday ถูกนำไปสู่ความคิดที่ว่าไฟฟ้ามีอยู่ในรูปของค่าหน่วยที่แยกจากกัน

การค้นพบการสลายตัวตามธรรมชาติของอะตอมของธาตุบางชนิด ที่เรียกว่ากัมมันตภาพรังสี เป็นหลักฐานโดยตรงของความซับซ้อนของโครงสร้างของอะตอม ในปี 1902 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Ernest Rutherford และ Frederick Soddy ได้พิสูจน์ว่าในระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสี อะตอมของยูเรเนียมจะกลายเป็นสองอะตอม - อะตอมทอเรียมและอะตอมฮีเลียม นี่หมายความว่าอะตอมไม่ใช่อนุภาคที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้และไม่สามารถทำลายได้

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

จากการตรวจสอบทางเดินของอนุภาคแอลฟาแคบๆ ผ่านชั้นบางๆ ของสสาร รัทเทอร์ฟอร์ดพบว่าอนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ทะลุผ่านฟอยล์โลหะที่ประกอบด้วยอะตอมหลายพันชั้นโดยไม่เบี่ยงเบนไปจากทิศทางเดิมโดยไม่เกิดการกระเจิงราวกับว่ามี ไม่มีอุปสรรคในเส้นทางของพวกเขา ไม่มีอุปสรรค อย่างไรก็ตาม อนุภาคบางตัวถูกเบี่ยงเบนในมุมขนาดใหญ่ โดยได้รับผลกระทบจากการกระทำของกองกำลังขนาดใหญ่

จากผลการทดลองสังเกตการกระเจิงของอนุภาคแอลฟาในสสาร รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอแบบจำลองดาวเคราะห์ของโครงสร้างของอะตอมตามรุ่นนี้ โครงสร้างของอะตอมคล้ายกับโครงสร้างระบบสุริยะที่ศูนย์กลางของแต่ละอะตอมคือ นิวเคลียสที่มีประจุบวกมีรัศมี ≈ 10 -10 ม. หมุนเวียนเหมือนดาวเคราะห์ อิเล็กตรอนที่มีประจุลบมวลเกือบทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม อนุภาคแอลฟาสามารถทะลุผ่านอะตอมหลายพันชั้นได้โดยไม่กระจัดกระจาย เนื่องจากพื้นที่ภายในอะตอมส่วนใหญ่ว่างเปล่า และการชนกับอิเล็กตรอนแสงแทบไม่มีผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคแอลฟาหนัก การกระเจิงของอนุภาคแอลฟาเกิดขึ้นจากการชนกับนิวเคลียสของอะตอม

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดไม่สามารถอธิบายคุณสมบัติทั้งหมดของอะตอมได้

ตามกฎของฟิสิกส์คลาสสิก อะตอมที่ประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนในวงโคจรเป็นวงกลมจะต้องแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าควรส่งผลให้พลังงานศักย์ในระบบนิวเคลียส-อิเล็กตรอนลดลง รัศมีของวงโคจรของอิเล็กตรอนค่อยๆ ลดลง และการตกของอิเล็กตรอนไปยังนิวเคลียส อย่างไรก็ตามอะตอมมักจะไม่ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอิเล็กตรอนไม่ตกบนนิวเคลียสของอะตอมนั่นคืออะตอมมีความเสถียร

ควอนตัมสมมุติฐานของ N. Bohr

เพื่ออธิบายความคงตัวของอะตอม Niels Bohrเสนอให้ละทิ้งความคิดและกฎคลาสสิกตามปกติเมื่ออธิบายคุณสมบัติของอะตอม

คุณสมบัติพื้นฐานของอะตอมได้รับคำอธิบายเชิงคุณภาพที่สอดคล้องกันตามการยอมรับ ควอนตัมสมมุติฐานของ N. Bohr

1. อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสเฉพาะในวงโคจรวงกลม (นิ่ง) ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดเท่านั้น

2. ระบบปรมาณูสามารถอยู่ในสถานะนิ่งหรือสถานะควอนตัมบางสถานะเท่านั้น ซึ่งแต่ละระบบสอดคล้องกับพลังงาน E บางอย่าง อะตอมไม่แผ่พลังงานในสถานะนิ่ง

สถานะนิ่งของอะตอมกับ สต็อกขั้นต่ำพลังงานเรียกว่า รัฐหลัก, รัฐอื่น ๆ ทั้งหมดเรียกว่า ตื่นเต้น (ควอนตัม) รัฐในสถานะพื้นดิน อะตอมสามารถยาวได้ไม่จำกัด อายุของอะตอมในสภาวะตื่นเต้นเป็นเวลา 10 -9 -10 -7 วินาที

3. การปล่อยหรือการดูดซับพลังงานจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออะตอมผ่านจากสถานะนิ่งหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง พลังงานควอนตัม รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเปลี่ยนจากสถานะนิ่งด้วยพลังงาน อี มเข้าสู่สภาวะพลังงาน เอ๋อเท่ากับผลต่างระหว่างพลังงานของอะตอมในสถานะควอนตัมสองสถานะ:

∆E = E ม. – อี n = hv,

ที่ไหน วีคือ ความถี่การแผ่รังสี ชม.\u003d 2ph \u003d 6.62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

แบบจำลองควอนตัมของโครงสร้างอะตอม

ในอนาคต บทบัญญัติบางประการของทฤษฎีของ N. Bohr ได้รับการเสริมและคิดใหม่ การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดคือการแนะนำแนวคิดของเมฆอิเล็กตรอนซึ่งแทนที่แนวคิดของอิเล็กตรอนในฐานะอนุภาคเท่านั้น ต่อมา ทฤษฎีของบอร์ถูกแทนที่ด้วยทฤษฎีควอนตัม ซึ่งพิจารณาคุณสมบัติของคลื่นของอิเล็กตรอนและอนุภาคมูลฐานอื่นๆ ที่ก่อตัวเป็นอะตอม

พื้นฐาน ทฤษฎีสมัยใหม่โครงสร้างอะตอมเป็นแบบจำลองดาวเคราะห์ เสริมและปรับปรุง ตามทฤษฎีนี้ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอน (อนุภาคที่มีประจุบวก) และเซลล์ประสาท (อนุภาคที่ไม่มีประจุ) และรอบๆ นิวเคลียส อิเล็กตรอน (อนุภาคที่มีประจุลบ) จะเคลื่อนที่ไปตามวิถีที่ไม่แน่นอน

คุณมีคำถามใด ๆ หรือไม่? คุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบบจำลองโครงสร้างอะตอมหรือไม่?
เพื่อรับความช่วยเหลือจากติวเตอร์ - ลงทะเบียน
บทเรียนแรก ฟรี!

เว็บไซต์ที่มีการคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา

มวลของอิเล็กตรอนน้อยกว่ามวลอะตอมหลายพันเท่า เนื่องจากอะตอมโดยรวมเป็นกลาง ดังนั้นอะตอมส่วนใหญ่จึงตกอยู่ที่ส่วนที่มีประจุบวก

สำหรับการศึกษาทดลองการกระจายตัวของประจุบวกและด้วยเหตุนี้มวลภายในอะตอม รัทเทอร์ฟอร์ดจึงเสนอในปี 1906 ให้ใช้การตรวจสอบของอะตอมโดยใช้ α -อนุภาค อนุภาคเหล่านี้เกิดจากการสลายของเรเดียมและองค์ประกอบอื่นๆ มวลของพวกมันมีมวลประมาณ 8000 เท่าของมวลอิเล็กตรอน และประจุบวกมีค่าเท่ากับโมดูลัสถึงสองเท่าของประจุของอิเล็กตรอน สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่อะตอมของฮีเลียมที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ ความเร็ว α -อนุภาคมีขนาดใหญ่มาก คือ 1/15 ของความเร็วแสง

ด้วยอนุภาคเหล่านี้ รัทเทอร์ฟอร์ดโจมตีอะตอมของธาตุหนัก อิเล็กตรอนเนื่องจากมวลน้อย ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงวิถีโคจรได้อย่างเห็นได้ชัด α -อนุภาคเช่นก้อนกรวดหลายสิบกรัมในการชนกับรถยนต์ไม่สามารถเปลี่ยนความเร็วได้อย่างเห็นได้ชัด กระจัดกระจาย (เปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนไหว) α -อนุภาคสามารถทำให้เกิดเฉพาะส่วนที่มีประจุบวกของอะตอมเท่านั้น ดังนั้นโดยการกระเจิง α -อนุภาคสามารถกำหนดลักษณะของการกระจายประจุบวกและมวลภายในอะตอมได้

สารเตรียมกัมมันตภาพรังสี เช่น เรเดียม ถูกวางไว้ในกระบอกสูบตะกั่ว 1 ซึ่งจะมีการเจาะช่องแคบๆ มัด α -อนุภาคจากช่องตกลงบนแผ่นฟอยล์บาง 2 ของวัสดุที่กำลังศึกษา (ทอง ทองแดง ฯลฯ) หลังจากโปรยปราย α -อนุภาคตกลงบนตะแกรงโปร่งแสง 3 เคลือบด้วยซิงค์ซัลไฟด์ การชนกันของอนุภาคแต่ละชิ้นกับหน้าจอนั้นมาพร้อมกับแสงวาบ (การเรืองแสงวาบ) ซึ่งสามารถสังเกตได้ในกล้องจุลทรรศน์ 4 อุปกรณ์ทั้งหมดถูกวางไว้ในภาชนะที่อากาศถูกอพยพออกไป

ด้วยสูญญากาศที่ดีภายในเครื่องในกรณีที่ไม่มีฟอยล์วงกลมสว่างปรากฏขึ้นบนหน้าจอซึ่งประกอบด้วยประกายไฟที่เกิดจากลำแสงบาง ๆ α -อนุภาค แต่เมื่อนำกระดาษฟอยล์มาวางบนทางเดินของคาน α -อนุภาคเนื่องจากการกระเจิงถูกกระจายบนหน้าจอเป็นวงกลม พื้นที่ขนาดใหญ่. การปรับเปลี่ยนการตั้งค่าการทดลอง รัทเธอร์ฟอร์ดพยายามตรวจจับความเบี่ยงเบน α - อนุภาคในมุมกว้าง ค่อนข้างกะทันหันกลับกลายเป็นว่ามีจำนวนน้อย α -อนุภาค (ประมาณหนึ่งในสองพัน) เบี่ยงเบนที่มุมมากกว่า 90° ต่อ มา รัทเทอร์ฟอร์ด ยอม รับ ว่า ได้ เสนอ ให้ นัก ศึกษา สังเกต การ กระเจิง α -อนุภาคในมุมกว้าง ตัวเขาเองไม่เชื่อในผลบวก “แทบไม่น่าเชื่อเลย” รัทเธอร์ฟอร์ดกล่าว “ราวกับว่าคุณยิงโพรเจกไทล์ขนาด 15 นิ้วใส่แผ่นกระดาษบาง แล้วกระสุนก็กลับมาหาคุณและตีคุณ” อันที่จริง เป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายผลลัพธ์นี้โดยใช้แบบจำลองของทอมสัน เมื่อกระจายไปทั่วอะตอม ประจุบวกไม่สามารถสร้างสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นเพียงพอที่สามารถเหวี่ยงอนุภาค a กลับคืนมาได้ ความแข็งแกร่งสูงสุดแรงผลักถูกกำหนดโดยกฎของคูลอมบ์:

โดยที่ q α - ประจุ α -อนุภาค; q คือประจุบวกของอะตอม r คือรัศมีของมัน k - สัมประสิทธิ์สัดส่วน ความแรงของสนามไฟฟ้าของลูกบอลที่มีประจุสม่ำเสมอสูงสุดบนพื้นผิวของลูกบอลและลดลงเป็นศูนย์เมื่อเข้าใกล้ศูนย์กลาง ดังนั้น ยิ่งรัศมี r เล็กลง แรงผลักก็จะยิ่งมากขึ้น α -อนุภาค

การกำหนดขนาดของนิวเคลียสของอะตอม รัทเทอร์ฟอร์ดตระหนักว่า α - อนุภาคสามารถถูกเหวี่ยงกลับได้ก็ต่อเมื่อประจุบวกของอะตอมและมวลของอะตอมกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่ขนาดเล็กมาก ดังนั้นรัทเทอร์ฟอร์ดจึงเกิดความคิดเกี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอมซึ่งเป็นวัตถุขนาดเล็กซึ่งมีมวลเกือบทั้งหมดและประจุบวกทั้งหมดของอะตอมกระจุกตัวอยู่

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม, หรือ รุ่นรัทเธอร์ฟอร์ด, - แบบจำลองทางประวัติศาสตร์ของโครงสร้างของอะตอมซึ่งเสนอโดยเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด อันเป็นผลมาจากการทดลองกับการกระเจิงของอนุภาคแอลฟา ตามแบบจำลองนี้ อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกขนาดเล็ก ซึ่งมวลอะตอมเกือบทั้งหมดกระจุกตัวอยู่รอบ ๆ ซึ่งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เช่นเดียวกับที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอมสอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนมีลักษณะเป็นควอนตัมและไม่ได้อธิบายไว้โดยกฎของกลศาสตร์คลาสสิก ในอดีต แบบจำลองดาวเคราะห์ของรัทเทอร์ฟอร์ดได้เข้ามาแทนที่ "แบบจำลองพุดดิ้งพลัม" ของโจเซฟ จอห์น ทอมสัน ซึ่งสันนิษฐานว่าอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะอยู่ภายในอะตอมที่มีประจุบวก