A Rutherford-i bolygómodell, az atom a Rutherford-modellben

Az atomszerkezet felfedezései fontos lépésnek számítanak a fizika fejlődésében. Nagyon fontos volt Rutherford modellje. Az atomot, mint rendszert és részecskéket, összetevőit pontosabban és részletesebben tanulmányozták. Ez olyan tudomány sikeres létrehozásához vezetett, mint a nukleáris fizika.

Az anyag szerkezetének ősi koncepciói

Az a feltételezés, hogy a környező testek a legkisebb részecskékből állnak, még az ősi időkben is kifejeződtek. Az idő gondolkodói az atomot egy apró és oszthatatlan részecske formájában ábrázolták. Azt állították, hogy nincs semmi kisebb a világegyetemben, mint egy atom. Ezeket a nézeteket a nagy ókori görög tudósok és filozófusok tartották - Democritus, Lucretius, Epicurus. Ezen gondolkodók hipotézisei ma az "ősi atomizmus" név alatt egyesülnek.

Középkori nézetek

Az ókor idők teltek el, és a középkorban olyan tudósok is voltak, akik különböző feltételezésekkel fejezték ki az anyagok szerkezetét. A vallásos filozófiai nézetek és az egyház ereje ebben a történelmi időszakban a gyökérben megakadályozta az emberi elme minden kísérletét és törekvését a materialista tudományos következtetésekhez és felfedezésekhez. Mint tudják, a középkori inkvizíció nagyon barátságtalan volt az idő tudományos világának képviselői számára. Továbbra is azt kell mondani, hogy az akkori világos elmék az atom megoszthatatlanságának antikvitásából származtak.

A 18. és a 19. századi tanulmányok

A XVIII. Századot súlyos felfedezések jellemezték az anyag elemi szerkezetének területén. Elsősorban Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov és John Dalton erőfeszítéseinek köszönhetően . Függetlenül attól, hogy egymásnak sikerült bizonyítaniuk, hogy az atomok léteznek. De a belső struktúrájuk kérdése nyitva maradt. A 18. század végét egy ilyen figyelemre méltó esemény jellemezte a tudományos világban, mint DI Mendeleev felfedezése a kémiai elemek időszakos rendszeréről. Nagyon hatalmas áttöréssé vált ez idő alatt, és kinyitotta a fátylat azzal a megértéssel, hogy minden atom ugyanolyan jellegű, és egymáshoz kapcsolódnak. A jövőben a XIX. Században egy másik fontos lépés az atom szerkezetének kibontakoztatásához annak bizonyítéka volt, hogy bármelyikben létezik elektron. E tudósok munkája a 20. század felfedezései számára termékeny földet teremtett.

Thomson kísérletei

Az 1897-es John Thomson angol fizikus bizonyította, hogy az atomok összetétele negatív töltéssel rendelkező elektronokat tartalmaz. Ebben a szakaszban teljesen elpusztult az a hamis elképzelés, hogy az atom minden anyag feloszthatóságának határa. Hogyan sikerült a Thomson bizonyítania az elektronok létezését? A kutató kísérleteiben az elektródákat nagyon ritkított gázokba helyezte és elektromos áramot ad. Ennek eredményeképpen katódsugarak jelentek meg. A Thomson gondosan tanulmányozta a funkciókat, és megállapította, hogy ezek egy töredezett részecskék áramlása, amelyek óriási sebességgel mozognak. A tudós képes volt kiszámítani a részecskék tömegét és a töltetüket. Azt is megtudta, hogy semleges semleges részecskékké nem alakíthatók át, mivel az elektromos töltés a természetük alapja. Tehát az elektronokat fedezték fel. Thomson a világ atomszerkezetének első modelljének alkotója is. Ennek megfelelően egy atom egy csomó pozitív töltésű anyag, amelyben a negatív töltésű elektronok egyenletesen oszlanak el. Egy ilyen szerkezet magyarázza az atomok általános semlegességét, mivel az ellentétes töltések egyensúlyt mutatnak egymással. John Thomson kísérletei felbecsülhetetlen értékűvé váltak az atom szerkezetének további vizsgálatához. Azonban sok kérdés megválaszolatlan maradt.

Rutherford kutatása

Thomson felfedezte az elektronok létezését, de nem talált pozitív töltésű részecskéket az atomban. Ernest Rutherford korrigálta ezt a félreértést 1911-ben. A kísérletek során az alfa-részecskék gázokban való aktivitását vizsgálva felfedezte, hogy az atomban pozitív töltésű részecskék vannak jelen. Rutherford észrevette, hogy amikor a sugarak átengednek egy gázon vagy egy vékony fémlemezen keresztül, kis mennyiségű részecskék sodródnak a mozgás pályájáról. Szó szerint visszadobták. A tudós kitalálta, hogy ez a viselkedés a pozitív töltésű részecskék ütközésének köszönhető. Az ilyen kísérletek lehetővé tették a fizikus számára, hogy megteremtse a Rutherford-atom szerkezetét.

Bolygó modell

A tudós nézetei némiképp különböznek a John Thomson feltételezéseitől. Az atommodellek is különbözőek. Rutherford tapasztalata lehetővé tette számára, hogy teljesen új elméletet teremtsen ezen a területen. A tudós felfedezései meghatározó jelentőséggel bírtak a fizika továbbfejlesztése szempontjából. A Rutherford-modell az atomot a középpontban lévő magként írja le, és az elektronokat mozgatja. A magnak pozitív töltése van, és az elektronok - negatívak. Az atom modellje Rutherford szerint feltételezi az elektronok forgását az atommag körül bizonyos pályákon - orbiták mentén. A tudós felfedezése segített megmagyarázni az alfa részecskék eltolódásának okait, és lendületet adott az atommag elméletének fejlődéséhez. A Rutherford-atom modelljében van egy analógia a naprendszer bolygóinak mozgásával a Nap körül. Ez egy nagyon pontos és élénk összehasonlítás. Ezért a Rutherford-modellt, az atommagot, amelyen a mag körül kering a mag, planetárisnak nevezték.

Niels Bohr művei

Két évvel később a dán fizikus Niels Bohr megpróbálta ötvözni az atom szerkezetével kapcsolatos ötleteket a fényáram kvantum tulajdonságaival. A tudós Rutherford atomjának nukleáris modelljét új elmélete alapján helyezte el. Bohr feltételezése szerint az atomok körkörös pályák mentén forognak a mag körül. Az ilyen mozgáspálya az elektronok gyorsulásához vezet. Ezenkívül ezen részecskék Coulomb-nak az atom középpontjával való kölcsönhatását az energiatermelés és -fogyasztás kísérte, hogy fenntartsák az elektron mozgásából adódó térbeli elektromágneses mezőt. Ilyen körülmények között a negatív töltésű részecskéknek egy napon meg kell esniük a magra. De ez nem történik meg, ami az atomok nagyobb rendszert jelképez. Niels Bohr rájött, hogy a klasszikus termodinamika törvényei, amelyeket Maxwell-egyenletek írnak le, nem működnek intra-atomi körülmények között. Ezért a tudós feladata, hogy olyan új törvényeket hozzon létre, amelyek az elemi részecskék világában érvényesek.

Bora poszterjei

Elsősorban annak köszönhetően, hogy Rutherford modell volt, az atom és összetevői alapos tanulmányozásra kerültek, Niels Bohr képes volt megközelíteni posztulátumainak létrehozását. Az első azt mondja, hogy az atomnak van állandósult állapota, amely alatt nem változtatja meg az energiáját, és az elektronok mozognak a pályán, anélkül, hogy megváltoztatnák a pályájukat. A második posztulátum szerint, amikor egy elektron mozog az egyik pályáról a másikra, az energia felszabadul vagy felszívódik. Ez megegyezik az atom előző és későbbi állapotainak energiáival. Ebben az esetben, ha az elektron közeledik a magsugárhoz, akkor az energiát kibocsátják (foton), és fordítva. Annak ellenére, hogy az elektronok mozgása nem hasonlít a kerület mentén elhelyezkedő orbitális pályára, Bohr felfedezése lehetővé tette a hidrogénatom vonal spektrumának létezésének kiváló magyarázatát . Körülbelül ugyanabban az időben a németországi Hertz és Frank fizikusok megerősítették Niels Bohr doktrínáját az atom stacionárius, stabil állapotáról és az atomenergia értékének megváltoztatásának lehetőségéről.

Két tudós együttműködése

By the way, Rutherford hosszú ideig nem tudta meghatározni a töltés a mag. Marsden és Geiger tudósok megpróbálták újra megvizsgálni Ernest Rutherford kijelentéseit, és részletes és alapos kísérletek és számítások eredményeként arra a következtetésre jutottak, hogy a mag az atom legfontosabb jellemzője, és annak teljes töltete koncentrálódik benne. Később bebizonyosodott, hogy a nukleáris töltés értéke numerikusan egyenlő a DI Mendeleyev elemeinek periodikus rendszerének elemének rendszámaival. Érdekes, hogy Niels Bohr hamarosan megismerkedett Rutherforddal és teljesen egyetértett nézeteivel. Később a tudósok hosszú ideig együtt dolgoztak ugyanabban a laboratóriumban. Niels Bohr úgy véli, hogy Rutherford modellje, az atom, mint elemi töltött részecskékből álló rendszer, tisztességes és tartósan félretette az elektronikus modelljét. A tudósok közös tudományos tevékenysége nagyon sikeres és eredményes. Mindegyik mélyen belevágott az elemi részecskék tulajdonságainak tanulmányozásába, és fontos felfedezéseket tett a tudomány számára. Később Rutherford felfedezte és bizonyította a nukleáris bomlás lehetőségét, de ez már egy másik cikk témája.