Азбука физики Научные игрушки Простые опыты Этюды об ученых Читатели пишут Умные книжки Есть вопросик? Его величество... Музеи науки... Достижения... Загляни! На урок
1897 г.- Дж. Томсоном выдвинута модель строения атома.
Атом имеет форму шара. По всему объему атома с постоянной плотностью распределен положительный заряд. Внутри (как изюм в кексе) расположены электроны.
В целом атом электрически нейтрален.
Когда электроны колеблются относительно центра сферы, атом излучает свет.
Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц
1906 г. - Э. Резерфорд проводит опыты для проверки состоятельности модели атома Томсона:
В вакууме в свинцовом стакане располагался источник радиоактивного излучения (альфа-частиц) - полоний(Ро).
Тонкая золотая фольга бомбардировалась положительно заряженными альфа-частицами, скорость которых около 20 ООО км /с.
На экране регистрировались вспышки от попадания на него альфа-частиц.
Кроме основного экрана следы от альфа-частиц были зафиксированы и на боковых экранах.
Зная о том, как взаимодействуют одноименно заряженные частицы, а они отталкиваются друг от друга, можно объяснить результаты опыта Резерфорда:
- частицы, которые отклонялись, пролетали недалеко от ядра
- частицы, которые отражались, попадали точно в ядро
- частицы, которые не испытывали отклонений, пролетали далеко от ядра
Понимание причин отклонения альфа-частиц позволило Э.Резерфорду выдвинуть собственную планетарную (иначе ядерную) модель строения атома.
Атом по Резерфорду
- это положительно заряженное ядро в центре атома и электроны на орбитах вокруг ядра
- характер движения электронов определяется действием кулоновских сил со стороны ядра
- диаметр ядра в 100000 раз меньше диаметра атома
- масса ядра составляет 99,4% от массы всего атома
- заряд ядра составляет 99,4% от заряда всего атома
- заряд ядра по модулю равен сумме зарядов электронов, поэтому атом в целом нейтрален.
Однако, возникли противоречия между законами классической механики и электродинамики и предложенной Резерфордом моделью атома:
1. Согласно классической механике по модели атома Резерфорда атомы должны быть неустойчивы, т.к.:
электроны движутся по орбитам с ускорением, поэтому должны излучать электромагнитные волны
излучая, должны терять энергию
в результате должны упасть на ядро
тогда атом должен прекратить свое существование.
Однако, реальные атомы устойчивы и в невозбужденном состоянии могут существовать неограниченно долго, не излучая электромагнитные волны.
2. По законам классической электродинамики, электрон, приближаясь к ядру, должен двигаться все быстрее, излучая все более короткие электромагнитные волны, поэтому спектр излучения атома должен быть сплошным.
Однако, у реальных атомов спектр излучения является линейчатым.
Атом - именно это понятие было введено древнегреческим ученым Левкиппом для обозначения мельчайших единиц бытия.
____
Демокрит - один из основателей античной атомистики считал, что атомы – это неделимые материальные геометрические тела, вечные, неразрушимые, непроницаемые, различаются формой, положением в пустоте, величиной. По Демокриту атомы неделимы физически, но мысленно в них можно выделить части - точки, которые нельзя отторгнуть, они не имеют своего веса, но они тоже являются протяженными. Это минимальная величина, дальше неделимая, мысленная часть атома - "амера" (бесчастная). В самом мелком атоме, по мнению Демокрита, было семь амер: верх, низ, левое, правое, переднее, заднее, середина.
____
В 1903 году английский физик Джозеф Джон Томсон разработал "модель атома", согласно которой атом - "сфера однородной положительной электризации", в которую вкраплено определенное количество электронов, нейтрализующих положительный заряд. Эту модель сравнили с одним из традиционных атрибутов Англии – с пудингом. Электроны подобны изюминкам в пудинге.
____
Английский физик Э. Резерфорд в 1911 году уже знал это, но на Сольвеевском конгрессе в Брюсселе промолчал, так как это свидетельствовало о катастрофе. Через два года он получил пакет от датского физика Нильса Бора из Копенгагена, который подтвердил правильность его открытия. Их современник, оценивая сложившуюся ситуацию, писал: "Это было так, точно из-под ног ушла земля, и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было строить...".
Речь идет о планетарной модели атома Э. Резерфорда и об открытиях Н. Бора, все это свидетельствовало о катастрофе классической физики!
___
Нильс Бор писал: «Перед нами - безумная теория. Вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы быть верной?»
