Vai jūs zināt, kas Rezerforda atomu modelis? Tas bija eksperimenta rezultāts, kas parādīja, ka Tomsona modelis ir nepareizs un elektroni netika atrasti tikai vidē ar pozitīvu elektrisko lādiņu.
Rezerfordas atomu modelis
El Rezerforda atomu modelis, kas arī saņēma nosaukumu planētu modelis tika izveidots 1911. gadā. Sākot no pētījumiem, kas veikti ap Tomsona modeli, kas balstījās uz apstiprinājumu, ka elektroni atrodas pozitīva elektriskā lādiņa vidē, divi Rezerforda asistenti Geigers un Marsdens 1909. gadā izstrādāja eksperimentu.
Šāds pētījums, par kuru R atomu teorijaUtherford kas tika nosaukts par zelta folijas testu, pierādīja, ka Tomsona modelis ir nepareizs, jo viņi spēja parādīt, ka atomam ir struktūra ar lielu pozitīvā lādiņa daļu. Šis pētījums, kuru izstrādāja un vadīja Rezerfords, ļāva izdarīt secinājumus, kas radīja tā saukto Rezerforda atomu modeli 1911. gadā.
Zelta lapu eksperiments
Runa bija par vairākām pieredzēm, ko laikā no 1909. līdz 1913. gadam Mančestras Universitātes fizikas laboratorijās veica divi pētnieki Hanss Geigers un Ernests Marsdens, kuri bija Ernesta Raterforda mācekļi un viņa vadībā. Šo eksperimentu nozīme ir tāda, ka to secinājumi un apsvērumi radīja jaunu un daudzpusīgu atomu modeli.
Pieredze ir šauras, 100 nm biezas zelta folijas bombardēšana ar alfa daļiņām. Alfa daļiņas bija joni, tas ir, atomi bez elektroniem, jo tajās bija tikai protoni un neitroni un līdz ar to arī pozitīvs elektriskais lādiņš. Šī iemesla dēļ, ja Tomsona atomu modelis būtu patiess, jonu alfa daļiņas izietu cauri zelta atomiem taisnā līnijā.
Lai izpētītu alfa daļiņu izraisītās novirzes ietekmi, ap plānā zelta foliju tika novietots fluorescējošs cinka sulfīda filtrs, un varēja redzēt, ka, neskatoties uz dažām daļiņām, tās izgāja cauri zelta atomiem. zelts taisnā līnijā, citi novirzījās pa nejaušiem ceļiem.
Eksperimenta secinājumi
Šo pētījumu rezultātā viņi atstāja malā atomu modeļu priekštečus, ar kuriem tika uzskatīts, ka elektriskais lādiņš ar pozitīvu zīmi vienmērīgi sadalījās atomos un tas atviegloja tā pārnešanu, jo tā elektriskais lādiņš ne tas bija tik spēcīgs noteiktā brīdī.
Tā kā dažas alfa daļiņas novirzījās nejaušos virzienos, šo eksperimentu rezultāti bija negaidīti un lika Rezerfordam domāt, ka atomam ir jābūt centram ar spēcīgu pozitīvu elektrisko lādiņu, kas alfa daļiņas šķērsošanas gadījumā tika noraidīts. centrālā ass.
Ņemot vērā atstaroto daļiņu un no šī efekta cietušo daļiņu summu, bija iespējams noteikt šīs centrālās ass diametru, salīdzinot to ar elektronu orbītu tās vidē, kā arī varēja nonākt pie secinājuma, ka lielākā daļa no atoma telpas ir tukša.
Tāpat tika parādīts, ka vairākas alfa daļiņas zelta folija novirzīja no ceļa ļoti šauros leņķos, un šī iemesla dēļ tika secināts, ka pozitīvais elektriskais lādiņš atomā nav vienmērīgi sadalīts.vienmērīgi. Pozitīvais elektriskais lādiņš uz atoma ir koncentrēts ļoti nelielā daudzumā.
Visbeidzot, tā kā dažas alfa daļiņas tika novirzītas atpakaļ, tas ir, it kā būtu notikusi atsitiena parādība, bija iespējams noteikt vietas daudzumu, ko atomā aizņem lādētas daļiņas ar pozitīvu elektrisko enerģiju. , kas izrādījās ļoti mazs, salīdzinot ar atoma kopējo telpu.
Šo būtisko atklājumu rezultātā Rezerforda prātā kļuva skaidrs, ka līdz tam zināmais atomu modelis ir nepareizs, tāpēc viņš uztraucās par jauna atoma modeļa izveidi, ņemot vērā šādus apsvērumus:
Rezerforda atomu modeļa pamatprincipi
Daļiņas, kurām ir pozitīvs elektriskais lādiņš, ir sastopamas ļoti nelielā daudzumā, salīdzinot ar atoma izmēru.
Liela atoma masas daļa atrodas nelielā centrālajā telpā. Rezerfords savās sākotnējās piezīmēs to nesauca par kodolu, taču viņš lietoja šo terminu, sākot no 1912. gada.
Elektroni ar negatīvu elektrisko lādiņu lidinās ap kodolu.
Elektroni griežas lielā ātrumā ap kodolu un apļveida ceļiem, kurus viņš nosauca par orbītām.
Elektronus, kas uzlādēti ar negatīvas zīmes elektrisko enerģiju kā kodolu ar pozitīvās zīmes elektrisko lādiņu, satur elektrostatiskais pievilcības spēks.
Rezerforda atoma modeļa pieņemšana
Rezerforda atomu modelis saņēma tūlītēju zinātnisko aprindu apstiprinājumu un bija sākumpunkts atoma skatījumam ar dažādām subatomiskām daļiņām. Pētnieki gadus vēlāk varēja noteikt elektronu skaitu un katra elementa atomu skaitu.
Kultūras ziņā, neskatoties uz vēlākajiem jaunajiem atklājumiem, Rutherforda-Bora planetārās paradigmas modelis ir daudzu cilvēku apziņā un joprojām ir vienkāršākais veids, kā demonstrēt, kā darbojas atoms. , ar protonu kodolu, kamēr neitroni un elektroni riņķo iekšā. orbītas, kas rotē ap tām.
Rezerforda modeļa ierobežojumi un kļūdas
Lai gan Rezerforda atomu modelis radīja zinātnisku izrāvienu fizikā, tas nebija glīts vai ideāls modelis, turklāt saskaņā ar likumiem, kas izskaidroti Īzaka Ņūtona biogrāfija šāda konfigurācija bija nepieļaujams jautājums un arī nepaskaidroja ļoti būtisku Maksvela likumu elementu. Šajā ziņā Rezerforda atomu modelis nevarēja izskaidrot tādas problēmas kā:
Iemesls, kāpēc kodolā palika pievienoti vairāki pozitīvas zīmes elektriskie lādiņi. Ja sekojam elektriskajai teorijai, lādiņiem ar pozitīvu zīmi ir jāatgrūž vienam otru. Bet kodols ir vairāku protonu grupēšanas vieta.
Vēl viena šī atomu modeļa pretruna bija elektrodinamikas pamatlikumi, jo, nosakot, ka elektroni ar negatīvu elektrisko lādiņu griežas ap kodolu, saskaņā ar Maksvela likumiem tiem būtu jāizstaro elektromagnētiskais starojums. Šai emisijai vajadzētu patērēt enerģiju un izraisīt elektronu sadursmi ar kodolu. Tāpēc viņš nevarēja izskaidrot, kāpēc atoms palika stabils.
Rezerforda modeļa papildu apsvērumi
Lai gan Rezerforda atomu modelis drīz tika mainīts uz Bohr Atomic Model, ar kuru tika atrisinātas dažas pirmās problēmas un pretrunas, jaunā atoma modeļa konceptualizācija bija revolucionāra un radīja sākumu jaunam redzējumam par atoma un tā zinātnisko pielietojumu izpēti, par kuru tiek uzskatīts Raterfords. kodolfizikas tēvs.
Kas bija Ernests Rezerfords?
Ernests Raterfords dzimis 30. gada 1871. augustā, viņa dzimtene bija Jaunzēlande. Viņa tēvs bija zemnieks, bet māte bija skolas skolotāja. Viņa vecāki bija britu emigranti, kuri vairākus gadus iepriekš apmetās Jaunzēlandē.
Viņš apmeklēja skolu un koledžu Jaunzēlandē, bet 1895. gadā viņam tika piešķirta stipendija Kembridžā, Anglijā, kur viņš sadraudzējās ar Dž.Dž.Tomsonu, kurš atklāja elektronu un izveidoja atoma modeli ar jūsu vārdu.
Pateicoties paša Tomsona sniegtajam ieteikumam, Raterfords nonāca Kanādas universitātes katedrā, kur varēja studēt radioaktīvo vielu ķīmiju, darbu, par kuru viņam 1908. gadā tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā.
Rezerfords atgriezās Apvienotajā Karalistē 1907. gadā, dodoties uz Mančestras universitāti, kur viņš varēja dot savu lielāko ieguldījumu zinātnē. 1908. gadā un vēlāk Rezerfords ar savu līdzstrādnieku palīdzību spēja veikt eksperimentus, kuru rezultātā viņš 1911. gadā izveidoja jaunu un daudzpusīgu atomu modeli.
1914. gadā viņam bija tas gods tikt ieceltam par Anglijas kroņa bruņinieku par darbu karā, kas veicināja zemūdeņu atklāšanu ar hidrolokatoru palīdzību, un 1917. gadā viņš tika iecelts par Kembridžas Cavendish laboratorijas direktoru, iegūstot amatu Dž.Dž.Tomsons. Viņa vadībā daudziem viņa līdzstrādniekiem izdevās iegūt vairākas Nobela prēmijas.
Pateicoties viņa neskaitāmajiem panākumiem, 1931. gadā viņš tika nosaukts par Baronu Raterfordu no Nelsona, dažus gadus pirms viņa nāves 1937. gadā.
Zinātniskie ieguldījumi
Rezerfords sniedza vairākus zinātniskus ieguldījumus, sākot ar savu darbu ar rentgena stariem gāzēs, kas kalpoja par pamatu Dž.Dž.Tomsona elektrona atklāšanai. Viņa pētījumi par urāna radioaktivitāti ļāva viņam atklāt divu veidu starojumu, alfa starus un beta starus. Bet galu galā viņa visveiksmīgākais ieguldījums bija viņa atomu modelis.
