Атомның құрылысы. Резефорд тәжірибелері

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Атомның құрылысы. Резефорд тәжірибелері.

Ағылшын физигі Эрнест Резерфорд α-бөлшектердің заттан шашырауын зерттеді де, 1911 жылы атом ядросы-массивті түзілім, ол өлшемдері жағынан атомнан ондаған мың есе кіші екенін айтты.

Томсон моделі. Атомның құрылысы туралы дұрыс ұғымға ғалымдар бірден келе қойған жоқ. Атомның алғашқы моделін ұсынған, электронды ашқан - атақты ағылшын физигі Дж. Д. Томсон болды. Оның ойынша, атомның оң заряды атомның көлемін түгел жайлайды және осы көлемде тұрақты тығыздықпен тарайды. Ең қарапайым атом - сутегі атомы, радиусы 10 ^-8 см-ге жуық оң зарядталған шар, оның ішінде электрон орналасады. Күрделірек атомдарда оң зарядралған шардың ішінде бірнеше электрондар болады, сөйтіп, атом жүзім салып пңсңрген нан сияқты, ондағаы жүзімдер электрон ролін атқарады.

Резерфорд тәжірибелері. Электрондардың массасы атомдардың массасынан бірнеше мың есе аз. Атом түгелдей алғанда бейтарап, сондықтан атомның негізгі массасы оның оң зарядталған бөлігіне келеді.

Атомның ішіндегі оң зарядтың, олай болса, массаның да таралуын зерттеу үшін 1906 жылы Резерфорд атомды α-бөлшектермен атқылауды ұсынды. Бұл бөлшектер радийдың жәнебасқа да кейбір элементтердің ыдырауы кезінде пайда болады. Олардың массасы электронның массасынан шамамен 8000 есе көп, ал оның оң зарядының абсолют шамасы екі еселенген электрон зарядына тең. Бұл толық иондалған гелийдің атомы екен. Α-бөлшектердің жылдамдығы өте зор: ол жарық жылдамдығының 1/15 бөлігіне тең.

Резерфорд осы бөлшектермен ауыр элементтердің атомдарын атқарады. Массасы аз электрондар α-бөлшектердің траекториясын елеулі өзгерте алмайды. Мәселен, бұл автомобильге тиелген бірнеше ондағанграмдық ұсақ тастың автомобильдің жылдамдығын елеулі өзгерте алмайтыны сияқты.

Кейін Резерфорд өзі мойындағандай, шәкірттеріне α-бөлшектердің үлкен бұрыштарға шашырауын бақылау жөніндегі экспериментті ұсында да, оның нәтижелі болатытына өзі де сенбепті. - «Бұл менің өмірімдегі сонша, форд - бұның мүмкін еместігі сонша, егер сіз 15 дюймдік снарядпен бір жапырақ жұқа қағазды атып, ал снарядыңыз қайтып келіп өзіңізді соғатынына қалай сенбесеңіз, бұған сені де оншалықты қиын еді».

Шындығында, оң заряд атомның барлық көлеміне таралған деп есептей отырып, мұндай нәтижені болжау мүмкін емес. Оң зарядтің бұлай таралуы α-бөлшекті кейін қарай тебе алатындай, жеткілікті түрде күшті электр өрісін жасай алмайды. Максимал тебу күші Кулон заңы бойынша анықталады:

Атом ядросының өлшемдерін анықтау. Атомның оң заряды мен массасы кеңістіктің өте кішкентай жеріне шоғырланған болса ғана α-бөлшектердің кері тебілуі мүмкін болатынын Резерфорд түсінген еді. Сөйтіп, Резерфорд атомның түгелдей дерлік массасы мен барлық заряды шоғырланған кішкентай дене идеясына - атом ядросы идеясына келді.

Атомның планетарлық моделі. Резерфорд тәжірибелерінен тікелей атомның планетарлық моделі келіп шғады. Центрінде массасы түгелдей дерлік жинақталған оң зарядталған атом ядросы орналасқан. Бүтіндей алғанда атом нейтрал. Сондықтан атом ішіндегі электрондардың саны да, ядросының заряды сияқты, периоды жүйедегі элементтің реттік нөміріне тең. Атом ішіндегі электрондардың тыныш тұруы мүмкін еместігі өзінен-өзі айқын, болмаса олар ядроға құлап түсер еді. Олар, Күнді айнала қозғалатын планеталар тәрізді, ядроны айнала белгілі орбиталармен қозғалып жүреді. Электрондардың бұл сипаттас қозғалысы ядро тарапынан пайда болатын кулондық күштің әсерінен туады.

Бордың кванттық постулаттары. Сутегі атомының бор жасалған моделі.

Табиғаттағы процестер туралы кванттық түсініктерді одан дамыта отырып, 1913 жылы Данияның ұлы физигі Нильс Бор физиктерді ойландырған өте қиын жағдайдан шығарудың жолын тапты.

Бордың еңбегіне сүйсінген Эйнштейн, оны «ақыл-ой саласындағы жоғары музыкалық дарын» деп бағалады. Бір-бірінен дара жатқан тәжірибе деректеріне сүйене отырып, Бор данышпандық интуицияның жәрдемімен істің мәнін дұрыс аңғарды.

Бор постулаттары. Бор жүйелі атом теориясын берген жоқ. Ол жаңа теориясының негізгі қағидаларын постулаттар түрінде тұжырымдап берді. Сонымен бірге классикалық физиканың заңдарынан да ол қол үзген жоқ. Дәлірек айтқанда, жаңа постулаттар классикалық физикада рұқсат етілетін қозғалысқа кейбір шектеулер ғана қойды.

Бордың бірінші постулатында былай делінген: атомның жүйе тек ерекше стационар немесе кванттық күйлерде ғана болады, олардың әрқайсысына белгілі бір энергия Е _п сәйкес келеді. Стационар күйде атом сәуле шығармайды.

Нильс Бор (1885-1962) - Данияның ұлы физигі. Атомның бірінші кванттық теориясын жасап, соңынан кванттық механиканың негізгі қалауға көп сіңірген. Сонымен бірге Бор атомдық ядро мен ядролық реакциялар теориясына үлкен үлес қосты. Атп айтқанда, ол атом ядросының бөліну процесінде зор энергия бөлініп шығатыны жөніндегі бөліну теориясын дамытты.

Копенгагенде Бор физиктердің үлкен интернационалдық мектебін құрып, дүниежүзі физиктерінің қоян-қолтық жұмыс істеуі үшін көп еңбек сіңірді. Адамзатқа төнген атом қаупіне қарсы күреске Бор белсенді түрде қатысты.

Бордың екінші постулатына сәйкес, атом үлкен энергиялы Е _к стационар күйден аз энергиялы Е _п стационар күйге өткенде жарық шығарылады. Шығарылған фотонның энергиясы атомның стационар екі күйдегі энергияларының айырмасына тең:

Nv _kn =E _k - E _n

Бұдан сәуле шығару жиілігін былай өрнектеуге болады:

Жарықтың жұтылу кезінде атом энергиясы аз тұрақты күйден энергиясы көп тұрақты күйде өтеді.

Бор теориясының қиыншылықтары. Кванттық механика.

Бор тоериясын сутегі атомына қолдану өте табысты болып, ол үшін спектрдің сандық теориясын жасау мүмкін болды. Бірақ Бордың постулаттарына сүйеніп, сутегінен кейінгі гелий атомының сандық теориясын жасау мақсатынан ештеңе шықпады. Гелий ли және одан да күрделі атомдар үшін Бор теориясына сүйеніп, тек сапалық болжамдар жасауға ғана мүмкіндік болды.

Лазерлер.

Академик Н. Г. Басов лазер деген не деген сұраққа былай жауап берді: «Лазер - құрылғы, ол, мысалы, жылулық, химиялық, электр энергиясына - лазер сәулесіне айналдырады. Осындай айналу кезінде энергияның бір бөлігі жоғалатындығы сөзсіз, бірақ маңыздылығы сол - лазерлік энергиясының нәтижесінде айналған, лазерлік энергиясының жоғарлығымен және едәуір ара қашықтыққа жеткізу мүмкіндігімен анықталады.

Индукцияланған сәуле шығару. 1917 жылы Эйнштейн атомдардың индукцияланған сәуле шығару мүмкіндігін айтқан болатын. Индукцияланған сәуле шығару дегеніміз - түскен сәуленің әсерінен қозған атомдардың сәуле шығарудың тамаша ерекшелігі бар: индукцияланған сәуле шығару кезінде пайда болатын жарық толқынының жиілігі, фазасы, поляризациясы атомға түсетін толқындікімен дәлме-дәл болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.