Досліди Резерфорда. Ядерна модель атома

Вчення про атомну структуру речовини виникло ще в стародавні часи. І майже до кінця позаминулого століття під атомом розуміли неподільну частинку матерії. У кінці ХІХ ст. відбулися відкриття, які довели, що атом є складна електронно-нуклонна система.

У 1897 році Томсон вивчав катодне випромінювання, внаслідок чого був відкритий електрон. До цього часу про складну структуру атома свідчило явище електролізу. Тоді вже вчені вважали, що атом має власну будову, але яку саме, − питання залишалось відкритим.

У 1896 році Беккерель відкрив явище радіоактивності, що підтверджувало складну структуру атома.

На основі всіх експериментів щодо вивчення структури атома у 1903 році Томсон запропонував таку модель атома: атом − це рівномірно заповнена позитивною електрикою сфера, усередині якої знаходяться електрони; число їх таке, що їх сумарний заряд дорівнював би позитивному заряду (рис. 2.7.а).

Ця модель ще мала назву “кексу з родзинками”. Електрони коливались навколо положення рівноваги і фактично були (кожен з них) лінійним гармонійним осцилятором. Цим пояснювався лінійчатий спектр атома.

Позитивні сторони моделі Томсона:

· ця модель пояснювала електричну нейтральність атома.

Недоліки моделі Томсона:

· не було зрозумілим, як атом залишався стабільною одиницею;

· яким чином електрони були розподілені всередині атома.

Виникла необхідність (доки модель не спростована, − вона дійсна) виявити характер розподілу позитивного та негативного заряду в атомі. Для цього необхідно було провести зондування атома (бомбардувати атом).

Цей дослід провів Резерфорд у 1906 році; в якості частинок, що здійснювали бомбардування атома, виступали α-частинки (ядра гелію) (рис. 2.8).

Відкритий пучок α-частинок направлявся на металеву фольгу, проходив її і потрапляв на екран, до складу якого входив сірчистий цинк. Внаслідок взаємодії α-частинки з сірчистим цинком відбувався спалах, що фіксувався мікроскопом. Вся установка знаходилася у вакуумі з метою не взаємодії α-частинок з молекулами повітря. Екран з мікроскопом могли обертатись навколо фольги на кут .

Резерфорд прийшов до висновку, що в атомі є сильне електромагнітне поле, яке носить позитивний характер. Маса цього позитивного заряду сконцентрована в невеликому об’ємі і розміщується в центрі атома. На основі цих уявлень Резерфорд запропонував власну модель атома: атом − це система зарядів; у центрі знаходиться важке ядро із зарядом і радіусом ; електрони рухаються навколо ядра, а радіус останньої орбіти порядку (рис. 2.9.а).

Позитивні сторони моделі Резерфорда:

· ця модель пояснювала електричну нейтральність атома;

· дає уявлення про розташування електронів в атомі.

Недоліки моделі Резерфорда:

· не було зрозумілим, як атом залишався стабільною одиницею (згідно класичної електродинаміки, частинка, яка рухається з прискоренням, випромінює електромагнітну хвилю, при цьому частинка втрачає енергію, а отже, і швидкість. Електрон рухається з прискоренням навколо ядра і внаслідок цих міркувань повинен впасти з часом на ядро. Насправді цього не відбувається.);

· нічого невідомо про параметри руху електронів на цих орбітах.

Поиск по сайту: