Modelul Thomson al atomului și rezarforda - studopediya

Noțiunea de atomi ca cele mai mici particule indivizibile ale materiei ( „Atomos“ - ireductibili) a apărut în cele mai vechi timpuri (Democrit, Epicur, Lucrețiu). În Evul Mediu, în vremurile de dominație nelimitată a Bisericii, doctrina atomilor, fiind materialistă, desigur, nu a putut obține recunoașterea, precum și dezvoltarea în continuare mai. Până la începutul secolului al XVIII-lea. Teoria atomică este câștigă popularitate, ca de data aceasta în lucrările lui Lavoisier (1743-1794, chimist francez), M. V. Lomonosova și J. Dalton a dovedit realitatea atomilor. Cu toate acestea, în acest moment, întrebarea nu apar chiar despre structura internă a atomilor, ca atomi sunt considerate a fi indivizibilă.

Un rol important în dezvoltarea teoriei atomice a jucat D. I. Mendeleev a lucrat o dată în 1869. Sistemul periodic al elementelor, în care a fost ridicat problema naturii comune a atomilor pentru prima dată pe o bază științifică. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea. experimental sa demonstrat că electronul este una din componentele principale, părți ale oricărei substanțe. Aceste constatări, precum și numeroase date experimentale au condus la faptul că, la începutul secolului XX,. serios nu a existat o întrebare cu privire la structura atomului.

Prima încercare de a crea pe baza modelului de date experimentale acumulate al atomului aparține lui George. George. Thompson (1903). Conform acestui model, atomul este încărcat continuu pozitiv rază încărcare minge de ordinul a 10 -10 m, în care aproximativ pozițiile lor de echilibru variază electroni; sarcină negativă netă a electronilor este egală cu sarcina pozitivă a balonului, astfel încât, în general, un atom neutru. Câțiva ani mai târziu, sa dovedit că ideea de continuitate a distribuției în cadrul atomului o sarcină pozitivă este eronată.

În dezvoltarea ideilor despre structura atomului de important experiența fizicianul britanic Ernest Rutherford (1871-1937) pe dispersia particulelor alfa într-o substanță. Particulele alfa apar transformări când radioactive; acestea sunt încărcate pozitiv particule cu o taxa de 2e și o masă de aproximativ 7300 de ori mai mare decât masa electronului. Smocuri de a-particule au monochromaticity ridicată (pentru această conversie sunt practic aceeași rată (aproximativ 10 7 m / s)).

Rutherford explorarea trecerea unei particule în mediu (printr-o folie de aur de aproximativ 1 micron grosime) a arătat că cele mai multe dintre ele se confrunta cu abateri minore, dar unele o particule (aproximativ unul din 20.000) deviate brusc din direcția inițială (unghiuri de deviere realizată chiar 180 °). Deoarece electronii nu se poate schimba în mod substanțial mișcarea particulelor atât de grele și rapid ca un-particule, Rutherford, sa ajuns la concluzia că o deviere semnificativă a unei particule datorită interacțiunii lor cu sarcina pozitivă a masei mari. Cu toate acestea, o deviere semnificativă se confruntă cu doar câteva o particulă; În consecință, numai unele dintre ele sunt aproape de această sarcină pozitivă. Aceasta înseamnă că sarcina pozitivă a atomului este concentrată în volum, foarte mic în comparație cu volumul atomului.

Pe baza cercetărilor sale în 1911, Rutherford a propus modelul nuclear (planetar) al atomului. Conform acestui model, în jurul nucleelor ​​pozitive care au sarcină Ze (Z - numărul ordinal al unui element din sistemul periodic, e - taxa elementară), mărimea 10 -15 - 10 -14 m și o greutate substanțial egală cu masa unui atom, în zona respectivă cu dimensiunile liniare ale ordinului 10 -10 m orbitelor închise muta electroni pentru a forma învelișul de electroni al atomului. Deoarece atomii neutri, taxa nucleară este egală cu sarcina totală a electronilor, adică. E. În jurul miezului trebuie să se rotească electroni Z.

Pentru simplificare, presupunem că un electron se mișcă în jurul nucleului într-o orbită circulară de rază r. În acest caz, a forței Coulomb între nucleu și electroni, electronul informează accelerația centripetă. A doua lege a lui Newton pentru un electron se deplasează circumferențiar sub influența forței Coulomb, este dată de

unde m și v - masa si viteza electronului pe orbita raza r, e0 - electric constant.

Ecuația (208.1) conține două necunoscute: r și v. Prin urmare, există un set infinit de valori ale razei și valorile corespunzătoare vitezei (și deci energia) care satisfac această ecuație. Prin urmare, r cantități, v (deci, E) poate fi modificat în mod continuu, adică. E. Oricare poate fi emisă în locul unei porțiuni bine definită de energie. Apoi spectrele atomilor trebuie să fie solid. De fapt, experiența arată că atomii au un spectru de linie. Din expresia (208.1) rezultă că

g "10 -10 m Viteza electronilor v" 10 6 m / s, în timp ce accelerația v 2 / r = 10 până la 22 m / s 2. Conform electrodinamică clasice se deplasează rapid electroni radiaza unde electromagnetice și, prin urmare, pierd continuu energie. Ca urmare, electronii sunt mai aproape de bază, iar în cele din urmă va cădea pe el. Astfel, atomul Rutherford este un sistem instabil, care contrazice din nou realitatea.

Încercările de a construi un model al atomului în cadrul fizicii clasice nu au dus la succes: modelul Thomson a fost infirmată de Rutherford, același model de nucleară a fost nesustenabil electrodinamic și contrar datelor experimentale. Din depășirea dificultăților întâmpinate a necesitat crearea unui nou calitativ - cuantic - teoria atomului.