☰

چند مدل تاریخی و مدرن اتم. مدل سیاره ای اتم

جزئیات دسته: فیزیک اتم و هسته اتم تاریخ انتشار 1395/03/10 18:27 بازدید: 4106

دانشمندان و فیلسوفان یونان باستان و هند باستان معتقد بودند که تمام مواد اطراف ما از ذرات ریز تشکیل شده است که قابل تقسیم نیستند.

آنها مطمئن بودند که هیچ چیز کوچکتر از این ذرات در جهان وجود ندارد که آنها به آنها می گفتند اتم ها . و در واقع، وجود اتم ها متعاقبا توسط دانشمندان مشهوری مانند آنتوان لاووازیه، میخائیل لومونوسوف، جان دالتون به اثبات رسید. اتم تا پایان قرن 19 و آغاز قرن 20 غیرقابل تقسیم در نظر گرفته می شد، زمانی که مشخص شد که چنین نیست.

کشف الکترون مدل اتمی تامسون

جوزف جان تامسون

در سال 1897، جوزف جان تامسون، فیزیکدان انگلیسی، با مطالعه تجربی رفتار پرتوهای کاتدی در میدان های مغناطیسی و الکتریکی، دریافت که این پرتوها جریانی از ذرات با بار منفی هستند. سرعت حرکت این ذرات کمتر از سرعت نور بود. بنابراین دارای جرم بودند. آنها از کجا آمده اند؟ این دانشمند پیشنهاد کرد که این ذرات بخشی از اتم هستند. او آنها را صدا کرد سلول ها . بعداً شروع به فراخوانی کردند الکترون ها . بنابراین، کشف الکترون به نظریه تقسیم ناپذیری اتم پایان داد.

مدل اتمی تامسون

تامسون اولین مدل الکترونیکی اتم را پیشنهاد کرد. بر اساس آن، اتم توپی است که درون آن یک ماده باردار وجود دارد که بار مثبت آن به طور مساوی در کل حجم توزیع شده است. و الکترونها در این ماده پراکنده می شوند، مانند کشمش در نان. به طور کلی، اتم از نظر الکتریکی خنثی است. این مدل را «مدل پودینگ آلو» نامیده اند.

اما مدل تامسون نادرست بود که توسط فیزیکدان بریتانیایی سر ارنست رادرفورد ثابت شد.

تجربه رادرفورد

ارنست رادرفورد

ساختار اتم چگونه است؟ رادرفورد پس از آزمایشی که در سال 1909 با فیزیکدان آلمانی هانس گایگر و فیزیکدان نیوزلندی ارنست مارسدن انجام داد، به این سوال پاسخ داد.

تجربه رادرفورد

هدف از این آزمایش، مطالعه اتم با استفاده از ذرات آلفا بود، پرتو متمرکزی که با سرعت بسیار زیاد به نازک‌ترین ورق طلا هدایت می‌شد. پشت فویل یک صفحه فلورسنت وجود داشت. هنگامی که ذرات با آن برخورد می کنند، فلاش هایی رخ می دهد که می توان از طریق میکروسکوپ مشاهده کرد.

اگر حق با تامسون باشد و اتم از ابری از الکترون ها تشکیل شده باشد، ذرات باید به راحتی بدون انحراف از میان فویل عبور کنند. از آنجایی که جرم ذره آلفا حدود 8000 برابر از جرم الکترون بیشتر بود، الکترون نتوانست بر آن تأثیر بگذارد و مسیر حرکت خود را با زاویه زیادی منحرف کند، همانطور که یک سنگریزه به وزن 10 گرم نمی تواند مسیر حرکت اتومبیل در حال حرکت را تغییر دهد.

اما در عمل همه چیز متفاوت شد. بیشتر ذرات در واقع از میان فویل عبور کردند، با انحراف کم یا بدون انحراف. اما برخی از ذرات به طور قابل توجهی منحرف شدند یا حتی به عقب برگشتند، گویی نوعی مانع در مسیر آنها ایجاد شد. همانطور که خود رادرفورد گفت، آنقدر باورنکردنی بود که گویی یک پوسته 15 اینچی از روی یک تکه دستمال کاغذی پریده است.

چه چیزی باعث شد که برخی از ذرات آلفا اینقدر تغییر جهت دهند؟ این دانشمند دلیل این امر را بخشی از اتم که در حجم بسیار کمی متمرکز شده و دارای بار مثبت است، عنوان کرد. او را صدا زد هسته یک اتم.

مدل سیاره ای رادرفورد از اتم

مدل اتمی رادرفورد

رادرفورد به این نتیجه رسید که اتم شامل یک هسته متراکم و دارای بار مثبت است که در مرکز اتم قرار دارد و الکترون هایی که بار منفی دارند. تقریباً تمام جرم یک اتم در هسته متمرکز است. به طور کلی اتم خنثی است. بار مثبت هسته برابر است با مجموع بارهای منفی تمام الکترون های اتم. اما الکترون ها مانند مدل تامسون در هسته قرار ندارند، بلکه مانند سیاراتی که به دور خورشید می چرخند، به دور آن می چرخند. چرخش الکترون ها تحت تأثیر نیروی کولنی که از هسته بر آنها وارد می شود، رخ می دهد. سرعت چرخش الکترون بسیار زیاد است. در بالای سطح هسته نوعی ابر تشکیل می دهند. هر اتم ابر الکترونی مخصوص به خود را دارد که بار منفی دارد. به همین دلیل، آنها به هم نمی چسبند، بلکه یکدیگر را دفع می کنند.

به دلیل شباهت آن با منظومه شمسیمدل رادرفورد سیاره ای نامیده شد.

چرا اتم وجود دارد؟

با این حال، مدل رادرفورد از اتم نمی تواند توضیح دهد که چرا اتم تا این حد پایدار است. از این گذشته ، طبق قوانین فیزیک کلاسیک ، یک الکترون که در مدار می چرخد ​​، با شتاب حرکت می کند ، بنابراین امواج الکترومغناطیسی ساطع می کند و انرژی خود را از دست می دهد. در نهایت این انرژی باید تمام شود و الکترون باید به هسته بیفتد. اگر اینطور بود، اتم فقط 8-10 ثانیه می توانست وجود داشته باشد. اما چرا این اتفاق نمی افتد؟

دلیل این پدیده بعدها توسط فیزیکدان دانمارکی نیلز بور توضیح داده شد. او پیشنهاد کرد که الکترون‌های یک اتم فقط در مدارهای ثابتی حرکت می‌کنند که به آنها «مدارهای مجاز» می‌گویند. در حالی که روی آنها، انرژی ساطع نمی کنند. و گسیل یا جذب انرژی تنها زمانی اتفاق می افتد که یک الکترون از یک مدار مجاز به مدار دیگر حرکت کند. اگر این انتقال از یک مدار دور به مدار نزدیکتر به هسته باشد، انرژی تابش می شود و بالعکس. تابش در بخش هایی به نام رخ می دهد کوانت.

اگرچه مدل توصیف شده توسط رادرفورد نمی تواند پایداری اتم را توضیح دهد، اما باعث پیشرفت قابل توجهی در مطالعه ساختار آن شد.

اولین مدل از ساختار اتم توسط جی تامسون در سال 1904 ارائه شد که بر اساس آن اتم یک کره با بار مثبت است که الکترون هایی در آن جاسازی شده است. مدل تامسون علیرغم ایراداتش، توضیح پدیده‌های گسیل، جذب و پراکندگی نور توسط اتم‌ها و همچنین تعیین تعداد الکترون‌ها در اتم‌های عناصر سبک را ممکن کرد.

برنج. 1. اتم، طبق مدل تامسون. الکترون ها در داخل یک کره با بار مثبت توسط نیروهای الاستیک نگه داشته می شوند. آنهایی از آنها که روی سطح هستند به راحتی می توانند "از بین بروند" و یک اتم یونیزه باقی بگذارند.

    1. 2.2 مدل رادرفورد

مدل تامسون توسط E. Rutherford (1911) رد شد، او ثابت کرد که بار مثبت و تقریباً کل جرم یک اتم در بخش کوچکی از حجم آن متمرکز است - هسته ای که الکترون ها به دور آن حرکت می کنند (شکل 2).

برنج. 2. این مدل از ساختار اتمی به عنوان سیاره ای شناخته می شود زیرا الکترون ها مانند سیارات منظومه شمسی به دور هسته می چرخند.

بر اساس قوانین الکترودینامیک کلاسیک، حرکت الکترون در دایره به دور هسته در صورتی پایدار خواهد بود که نیروی جاذبه کولن برابر با نیروی گریز از مرکز باشد. با این حال، مطابق با تئوری میدان الکترومغناطیسی، الکترون ها در این مورد باید به صورت مارپیچی حرکت کنند و به طور مداوم انرژی ساطع کنند و بر روی هسته بیفتند. با این حال، اتم پایدار است.

علاوه بر این، با تابش مداوم انرژی، اتم باید یک طیف پیوسته و پیوسته از خود نشان دهد. در واقع، طیف یک اتم از خطوط و سری های جداگانه تشکیل شده است.

بنابراین، این مدل با قوانین الکترودینامیک در تضاد است و ماهیت خطی طیف اتمی را توضیح نمی دهد.

2.3. مدل بور

در سال 1913، N. Bohr نظریه خود را در مورد ساختار اتمی، بدون انکار کامل ایده های قبلی، ارائه کرد. بور نظریه خود را بر دو اصل استوار کرد.

اصل اول می گوید که یک الکترون فقط در مدارهای ثابت خاصی می تواند به دور هسته بچرخد. در حالی که روی آنها، انرژی ساطع یا جذب نمی کند (شکل 3).

برنج. 3. مدل ساختار اتم بور. تغییر حالت یک اتم هنگام حرکت الکترون از مداری به مدار دیگر.

هنگام حرکت در امتداد هر مدار ثابت، ذخیره انرژی الکترون (E 1، E 2 ...) ثابت می ماند. هر چه مدار به هسته نزدیکتر باشد، ذخیره انرژی الکترون E 1 ˂ E 2 …˂ E n کمتر است. انرژی الکترون در مدارها با رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن m جرم الکترون است، h ثابت پلانک است، n – 1، 2، 3... (n=1 برای مدار اول، n=2 برای مدار دوم، و غیره).

فرض دوم می گوید که هنگام حرکت از یک مدار به مدار دیگر، یک الکترون یک کوانتوم (بخشی) از انرژی را جذب یا آزاد می کند.

اگر اتم ها در معرض تأثیر (گرمایش، تابش و غیره) قرار گیرند، آنگاه الکترون می تواند کوانتومی انرژی را جذب کند و به مداری دورتر از هسته حرکت کند (شکل 3). در این مورد، ما از حالت برانگیخته اتم صحبت می کنیم. در طی انتقال معکوس الکترون (به مدار نزدیکتر به هسته)، انرژی به شکل کوانتومی از انرژی تابشی - فوتون آزاد می شود. این با یک خط خاص در طیف نشان داده می شود. بر اساس فرمول

,

در جایی که λ طول موج است، n = اعداد کوانتومی مشخص کننده مدارهای دور و نزدیک، بور طول موج ها را برای تمام سری های طیف اتم هیدروژن محاسبه کرد. نتایج به دست آمده با داده های تجربی مطابقت داشت. منشا طیف خط ناپیوسته مشخص شد. آنها نتیجه انتشار انرژی توسط اتم ها در هنگام انتقال الکترون ها از حالت برانگیخته به حالت ساکن هستند. انتقال الکترون به مدار اول یک گروه فرکانسی از سری لیمن، به سری دوم - سری بالمر، و به سری سوم پاسچن را تشکیل می دهد (شکل 4، جدول 1).

برنج. 4. مطابقت بین انتقال های الکترونیکی و خطوط طیفی اتم هیدروژن.

میز 1

تأیید فرمول بور برای سری های طیف هیدروژن

با این حال، نظریه بور نمی تواند تقسیم خطوط در طیف اتم های چند الکترون را توضیح دهد. بور از این واقعیت که الکترون یک ذره است نتیجه گرفت و از قوانین مشخصه ذرات برای توصیف الکترون استفاده کرد. در همان زمان، حقایقی انباشته شده اند که نشان می دهد الکترون قادر به نمایش است خواص موج. مکانیک کلاسیک قادر به توضیح حرکت ریز اجسام که به طور همزمان دارای خواص ذرات ماده و خواص یک موج هستند، نبود. این مشکل توسط مکانیک کوانتومی حل شد - یک نظریه فیزیکی که الگوهای کلی حرکت و برهمکنش ریزذرات با جرم بسیار کم را مطالعه می کند (جدول 2).

جدول 2

خواص ذرات بنیادی تشکیل دهنده اتم

مدل سیاره ای اتم

مدل سیاره ای اتم: هسته (قرمز) و الکترون ها (سبز)

مدل سیاره ای اتم، یا مدل رادرفورد، یک مدل تاریخی از ساختار اتم است که توسط ارنست رادرفورد در نتیجه آزمایش پراکندگی ذرات آلفا ارائه شد. طبق این مدل، یک اتم از یک هسته کوچک با بار مثبت تشکیل شده است که تقریباً تمام جرم اتم در آن متمرکز است و الکترون ها به دور آن حرکت می کنند، درست همانطور که سیارات به دور خورشید حرکت می کنند. مدل سیاره ای اتم مطابقت دارد ایده های مدرندر مورد ساختار اتم، با در نظر گرفتن این واقعیت که حرکت الکترون ها ماهیت کوانتومی دارد و توسط قوانین مکانیک کلاسیک توصیف نمی شود. از لحاظ تاریخی، مدل سیاره‌ای رادرفورد جایگزین «مدل پودینگ آلو» جوزف جان تامسون شد، که فرض می‌کرد الکترون‌های با بار منفی در داخل یک اتم با بار مثبت قرار می‌گیرند.

رادرفورد مدل جدیدی از ساختار اتم را در سال 1911 به عنوان نتیجه گیری از آزمایشی در مورد پراکندگی ذرات آلفا بر روی ورق طلا، که تحت رهبری او انجام شد، پیشنهاد کرد. با این پراکندگی، به طور غیر منتظره تعداد زیادی ازذرات آلفا در زوایای بزرگی پراکنده شدند که نشان می‌دهد مرکز پراکندگی آن را دارد اندازه های کوچکو قابل توجه است شارژ الکتریکی. محاسبات رادرفورد نشان داد که مرکز پراکندگی، چه بار مثبت یا منفی، باید حداقل 3000 برابر باشد. سایز کوچکتراتم که در آن زمان قبلاً شناخته شده بود و تقریباً 10-10 متر تخمین زده می شد. از آنجایی که الکترون ها قبلاً در آن زمان شناخته شده بودند و جرم و بار آنها مشخص شده بود، مرکز پراکندگی که بعدها هسته نامیده شد، باید دارای بوده باشد. بار مخالف الکترون ها رادرفورد مقدار بار را به عدد اتمی ربط نداد. این نتیجه گیری بعداً انجام شد. و خود رادرفورد پیشنهاد کرد که بار با جرم اتمی متناسب است.

نقطه ضعف مدل سیاره ای ناسازگاری آن با قوانین فیزیک کلاسیک بود. اگر الکترون‌ها مانند سیارات به دور خورشید در اطراف هسته حرکت کنند، حرکت آنها تسریع می‌شود و بنابراین، طبق قوانین الکترودینامیک کلاسیک، باید امواج الکترومغناطیسی ساطع کنند، انرژی خود را از دست داده و روی هسته بیفتند. گام بعدی در توسعه مدل سیاره ای، مدل بور بود که قوانین حرکت الکترون را متفاوت از قوانین کلاسیک فرض می کند. مکانیک کوانتومی توانست کاملاً تضادهای الکترودینامیک را حل کند.


بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «مدل سیاره‌ای اتم» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

    مدل اتمی سیاره ای- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. مدل اتم سیاره ای vok. Planetenmodell des Atoms, n rus. مدل سیاره ای اتم، f pranc. مدل Planétaire de l'atome, m … Fizikos Terminų žodynas

    مدل بور از یک اتم هیدروژن مانند (بار هسته ای Z)، که در آن یک الکترون با بار منفی محدود به یک پوسته اتمی است که یک هسته اتمی کوچک و دارای بار مثبت را احاطه کرده است... ویکی پدیا

    مدل (فرانسوی modèle، ایتالیایی modello، از لاتین modulus pîvan، معیار، نمونه، هنجار)، 1) نمونه ای که به عنوان یک استاندارد (استاندارد) برای تولید مثل سریال یا انبوه (M. ماشین، M. لباس و غیره) عمل می کند. و همچنین نوع، مارک هر... ...

    من مدل (مدل) والتر (1891/1/24، جنتین، پروس شرقی، 1945/4/21، نزدیک دویسبورگ)، ژنرال فیلد مارشال فاشیست آلمانی (1944). در ارتش از سال 1909، در جنگ جهانی اول 1914 شرکت کرد 18. از نوامبر 1940 او تانک 3 را فرماندهی کرد... ... دایره المعارف بزرگ شوروی

    ساختار اتمی- (نگاه کنید به) از ذرات بنیادی سه نوع (نگاه کنید)، (نگاه کنید) و (ببینید) ساخته شده است که یک سیستم پایدار را تشکیل می دهد. پروتون و نوترون بخشی از اتم هستند (نگاه کنید به)، الکترون ها پوسته الکترونی را تشکیل می دهند. نیروها در هسته عمل می کنند (نگاه کنید به) ، به دلیل آن ... ... دایره المعارف بزرگ پلی تکنیک

    این اصطلاح معانی دیگری دارد، به اتم (معانی) مراجعه کنید. اتم هلیوم (از یونانی دیگر ... ویکی پدیا

    - (1871 1937)، فیزیکدان انگلیسی، یکی از بنیانگذاران دکترین رادیواکتیویته و ساختار اتم، بنیانگذار یک مدرسه علمی، عضو خارجی آکادمی علوم روسیه (1922) و عضو افتخاری آکادمی اتحاد جماهیر شوروی. علوم (1925). متولد نیوزلند، پس از فارغ التحصیلی... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

    اتم هلیوم اتم (یونان باستان ἄτομος غیر قابل تقسیم) کوچکترین قسمت عنصر شیمیایی، که حامل خواص آن است. یک اتم از هسته اتمیو ابر الکترونی اطراف هسته یک اتم از پروتون های با بار مثبت و... ... ویکی پدیا تشکیل شده است

    اتم هلیوم (یونانی باستان: ἄτομος غیر قابل تقسیم) کوچکترین بخش یک عنصر شیمیایی است که حامل خواص آن است. یک اتم از یک هسته اتمی و یک ابر الکترونی اطراف تشکیل شده است. هسته یک اتم از پروتون های با بار مثبت و... ... ویکی پدیا تشکیل شده است

کتاب ها

  • مجموعه میز. فیزیک. درجه 11 (15 جدول)، . آلبوم آموزشی 15 برگ. تبدیل کننده. القای الکترومغناطیسی V فن آوری پیشرفته. لوله های الکترونیکی لامپ پرتوی کاتدی. نیمه هادی ها دیود نیمه هادی. ترانزیستور…

مدل سیاره ای اتم

مدل سیاره ای اتم: هسته (قرمز) و الکترون ها (سبز)

مدل سیاره ای اتم، یا مدل رادرفورد، یک مدل تاریخی از ساختار اتم است که توسط ارنست رادرفورد در نتیجه آزمایش پراکندگی ذرات آلفا ارائه شد. طبق این مدل، یک اتم از یک هسته کوچک با بار مثبت تشکیل شده است که تقریباً تمام جرم اتم در آن متمرکز است و الکترون ها به دور آن حرکت می کنند، درست همانطور که سیارات به دور خورشید حرکت می کنند. مدل سیاره ای اتم با ایده های مدرن در مورد ساختار اتم مطابقت دارد، با در نظر گرفتن این واقعیت که حرکت الکترون ها ماهیت کوانتومی دارد و با قوانین مکانیک کلاسیک توصیف نمی شود. از لحاظ تاریخی، مدل سیاره‌ای رادرفورد جایگزین «مدل پودینگ آلو» جوزف جان تامسون شد، که فرض می‌کرد الکترون‌های با بار منفی در داخل یک اتم با بار مثبت قرار می‌گیرند.

رادرفورد مدل جدیدی از ساختار اتم را در سال 1911 به عنوان نتیجه گیری از آزمایشی در مورد پراکندگی ذرات آلفا بر روی ورق طلا، که تحت رهبری او انجام شد، پیشنهاد کرد. در طول این پراکندگی، تعداد غیرمنتظره‌ای از ذرات آلفا در زوایای بزرگ پراکنده شدند که نشان می‌دهد مرکز پراکندگی اندازه کوچکی داشته و دارای بار الکتریکی قابل توجهی است. محاسبات رادرفورد نشان داد که مرکز پراکندگی، چه بار مثبت یا منفی، باید حداقل 3000 برابر کوچکتر از اندازه اتم باشد، اندازه ای که در آن زمان شناخته شده بود و حدود 10-10 متر تخمین زده می شد. در آن زمان شناخته شده بود و جرم و بار آنها مشخص شد، سپس مرکز پراکندگی که بعدها هسته نامیده شد، باید دارای باری مخالف الکترون ها باشد. رادرفورد مقدار بار را به عدد اتمی ربط نداد. این نتیجه گیری بعداً انجام شد. و خود رادرفورد پیشنهاد کرد که بار با جرم اتمی متناسب است.

نقطه ضعف مدل سیاره ای ناسازگاری آن با قوانین فیزیک کلاسیک بود. اگر الکترون‌ها مانند سیارات به دور خورشید در اطراف هسته حرکت کنند، حرکت آنها تسریع می‌شود و بنابراین، طبق قوانین الکترودینامیک کلاسیک، باید امواج الکترومغناطیسی ساطع کنند، انرژی خود را از دست داده و روی هسته بیفتند. گام بعدی در توسعه مدل سیاره ای، مدل بور بود که قوانین حرکت الکترون را متفاوت از قوانین کلاسیک فرض می کند. مکانیک کوانتومی توانست کاملاً تضادهای الکترودینامیک را حل کند.


بنیاد ویکی مدیا 2010.

  • افلاک نما Eise Eisingi
  • داستان سیاره ای

ببینید «مدل سیاره‌ای اتم» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

    مدل اتمی سیاره ای- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. مدل اتم سیاره ای vok. Planetenmodell des Atoms, n rus. مدل سیاره ای اتم، f pranc. مدل Planétaire de l'atome, m … Fizikos Terminų žodynas

    مدل اتم بور- مدل بور از یک اتم هیدروژن مانند (بار هسته ای Z)، که در آن یک الکترون با بار منفی در یک پوسته اتمی محصور شده است که یک هسته اتمی کوچک با بار مثبت را احاطه کرده است ... ویکی پدیا

    مدل (در علم)- مدل (فرانسوی modèle، ایتالیایی modello، از لاتین modulus pîvan، معیار، نمونه، هنجار)، 1) نمونه ای که به عنوان استاندارد (استاندارد) برای تولید مثل سریال یا انبوه (M. car, M. لباس و غیره) عمل می کند. ) و همچنین نوع، برند هر... ...

    مدل- من مدل (مدل) والتر (1891/1/24، جنتین، پروس شرقی، 1945/4/21، نزدیک دویسبورگ)، ژنرال فیلد مارشال فاشیست آلمانی (1944). در ارتش از سال 1909، در جنگ جهانی اول 1914 شرکت کرد 18. از نوامبر 1940 او تانک 3 را فرماندهی کرد... ... دایره المعارف بزرگ شوروی

    ساختار اتمی- (نگاه کنید به) از ذرات بنیادی سه نوع (نگاه کنید)، (نگاه کنید) و (ببینید) ساخته شده است که یک سیستم پایدار را تشکیل می دهد. پروتون و نوترون بخشی از اتم هستند (نگاه کنید به)، الکترون ها پوسته الکترونی را تشکیل می دهند. نیروها در هسته عمل می کنند (نگاه کنید به) ، به دلیل آن ... ... دایره المعارف بزرگ پلی تکنیک

    اتم- این اصطلاح معانی دیگری دارد، رجوع به اتم (معانی) شود. اتم هلیوم (از یونانی دیگر ... ویکی پدیا

    رادرفورد ارنست- (1871 1937)، فیزیکدان انگلیسی، یکی از بنیانگذاران دکترین رادیواکتیویته و ساختار اتم، بنیانگذار یک مدرسه علمی، عضو خارجی آکادمی علوم روسیه (1922) و عضو افتخاری آکادمی اتحاد جماهیر شوروی. علوم (1925). متولد نیوزلند، پس از فارغ التحصیلی... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

    Άτομο

    بدنه- اتم هلیوم (یونانی باستان: ἄτομος غیر قابل تقسیم) کوچکترین قسمت یک عنصر شیمیایی است که حامل خواص آن است. یک اتم از یک هسته اتمی و یک ابر الکترونی اطراف تشکیل شده است. هسته یک اتم از پروتون های با بار مثبت و... ... ویکی پدیا تشکیل شده است

    بدنه- اتم هلیوم (یونانی باستان: ἄτομος غیر قابل تقسیم) کوچکترین قسمت یک عنصر شیمیایی است که حامل خواص آن است. یک اتم از یک هسته اتمی و یک ابر الکترونی اطراف تشکیل شده است. هسته یک اتم از پروتون های با بار مثبت و... ... ویکی پدیا تشکیل شده است

کتاب ها

  • مجموعه میز. فیزیک. درجه 11 (15 جدول)، . آلبوم آموزشی 15 برگ. تبدیل کننده. القای الکترومغناطیسی در تکنولوژی مدرن لوله های الکترونیکی لامپ پرتوی کاتدی. نیمه هادی ها دیود نیمه هادی. ترانزیستور…

این ایده که اتم‌ها کوچک‌ترین ذرات ماده هستند، برای اولین بار در طول این مدت به وجود آمد یونان باستان. با این حال، تنها در پایان قرن 18، به لطف کار دانشمندانی مانند A. Lavoisier، M.V. Lomonosov و برخی دیگر، ثابت شد که اتم ها واقعاً وجود دارند. با این حال، در آن روزها هیچ کس تعجب نمی کرد که ساختار داخلی آنها چیست. دانشمندان هنوز اتم ها را به عنوان "بلوک های سازنده" تقسیم ناپذیری می دانستند که همه مواد را تشکیل می دهند.

تلاش برای توضیح ساختار اتم

اولین دانشمندی که مدل هسته ای را پیشنهاد کرد چه کسی بود؟ اولین تلاش برای ایجاد مدلی از این ذرات متعلق به جی تامسون بود. با این حال نمی توان آن را موفق به معنای کامل کلمه نامید. از این گذشته، تامسون معتقد بود که اتم یک سیستم کروی و از نظر الکتریکی خنثی است. در همان زمان، دانشمند فرض کرد که بار مثبت به طور مساوی در سراسر حجم این توپ توزیع شده است و درون آن یک هسته با بار منفی وجود دارد. تمام تلاش های دانشمند برای توضیح ساختار داخلی اتم ناموفق بود. ارنست رادرفورد کسی است که مدل هسته ای ساختار اتم را چند سال پس از ارائه نظریه تامسون ارائه کرد.

تاریخچه تحقیق

با تحقیق در مورد الکترولیز در سال 1833، فارادی توانست ثابت کند که جریان موجود در محلول الکترولیت، جریانی از ذرات باردار یا یون ها است. بر اساس این مطالعات، او توانست حداقل بار یون را تعیین کند. همچنین نقش مهمی در توسعه این جهت در فیزیک توسط شیمیدان داخلی D.I. مندلیف ایفا کرد. او اولین بار این سوال را در محافل علمی مطرح کرد که همه اتم ها می توانند ماهیت یکسانی داشته باشند. می بینیم که قبل از ارائه مدل هسته ای رادرفورد از ساختار اتم، تعداد زیادی آزمایش به همان اندازه مهم توسط دانشمندان مختلف انجام شد. آنها نظریه اتمی ساختار ماده را پیش بردند.

اولین آزمایش ها

رادرفورد واقعاً دانشمندی درخشان است، زیرا اکتشافات او درک ساختار ماده را متحول کرد. در سال 1911، او توانست آزمایشی را انجام دهد که با کمک آن محققان توانستند اعماق اسرارآمیز اتم را بررسی کنند و ایده ای از ساختار درونی آن بدست آورند. با این حال اولین آزمایش ها توسط این دانشمند و با حمایت سایر محققان انجام شد نقش اصلیدر افتتاحیه هنوز به رادرفورد تعلق داشت.

آزمایش کنید

رادرفورد با استفاده از منابع طبیعی تشعشعات رادیواکتیو توانست توپی بسازد که جریانی از ذرات آلفا را ساطع می کرد. جعبه ای از سرب بود که داخل آن یک ماده رادیواکتیو وجود داشت. شکافی در اسلحه وجود داشت که به تمام ذرات آلفا اجازه می داد به صفحه نمایش سرب برخورد کنند. آنها فقط می توانستند از طریق شکاف به بیرون پرواز کنند. در مسیر این پرتو ذرات رادیواکتیو چندین صفحه دیگر وجود داشت.

آنها ذراتی را که از جهت مشخص شده قبلی منحرف شده بودند جدا کردند. رادرفورد از یک ورقه نازک ورق طلا به عنوان هدف استفاده کرد. زمانی که ذرات به این ورقه برخورد کردند، به حرکت خود ادامه دادند و در نهایت به صفحه فلورسنتی که پشت این هدف نصب شده بود برخورد کردند. هنگامی که ذرات آلفا به این صفحه برخورد می کنند، فلاش هایی ثبت می شود که دانشمند می تواند از روی آن قضاوت کند که در برخورد با فویل چند ذره از جهت اصلی منحرف شده و میزان این انحراف چقدر بوده است.

تفاوت با آزمایش های قبلی

دانش آموزان و دانش آموزانی که علاقه مند به ارائه مدل هسته ای ساختار اتم هستند باید بدانند: آزمایش های مشابهی در فیزیک قبل از رادرفورد انجام شده است. ایده اصلی آنها جمع آوری اطلاعات تا حد امکان در مورد ساختار اتم از انحراف ذرات از مسیر اصلی بود. همه این مطالعات منجر به انباشت مقدار مشخصی از اطلاعات در علم و برانگیختن تفکر در مورد آن شد ساختار داخلیکوچکترین ذرات

قبلاً در آغاز قرن بیستم، دانشمندان می دانستند که یک اتم حاوی الکترون هایی با بار منفی است. اما در میان اکثر محققان، نظر غالب این بود که درون یک اتم بیشتر شبیه یک شبکه پر از ذرات با بار منفی است. چنین آزمایشاتی به دست آوردن اطلاعات زیادی - به عنوان مثال، تعیین ابعاد هندسی اتم ها - امکان پذیر شد.

حدس درخشان

رادرفورد متوجه شد که هیچ یک از پیشینیان او هرگز سعی نکرده اند تعیین کنند که آیا ذرات آلفا می توانند در زوایای بسیار بزرگ از مسیر خود منحرف شوند یا خیر. مدل قبلی که گاهی در بین دانشمندان «پودینگ کشمشی» نامیده می‌شود (زیرا طبق این مدل، الکترون‌های یک اتم مانند کشمش در پودینگ توزیع می‌شوند)، به سادگی اجازه وجود اجزای متراکم ساختار درون اتم را نمی‌داد. هیچ یک از دانشمندان حتی به خود زحمت ندادند که این گزینه را در نظر بگیرند. محقق از دانش آموز خود خواست تا نصب را مجدداً به گونه ای تجهیز کند که انحرافات زیادی از ذرات از مسیر ثبت شود - فقط برای رد این احتمال. تعجب دانشمند و شاگردش را تصور کنید وقتی معلوم شد که برخی از ذرات با زاویه 180 درجه پراکنده می شوند.

داخل یک اتم چیست؟

ما متوجه شدیم که چه کسی مدل هسته ای ساختار اتم را پیشنهاد کرده است و تجربه این دانشمند چیست. در آن زمان، آزمایش رادرفورد یک پیشرفت واقعی بود. او مجبور شد به این نتیجه برسد که در داخل یک اتم، بیشتر جرم در ماده بسیار متراکم قرار دارد. نمودار مدل هسته ای ساختار یک اتم بسیار ساده است: در داخل یک هسته با بار مثبت وجود دارد.

ذرات دیگری به نام الکترون به دور این هسته می چرخند. بقیه چندین مرتبه چگالی کمتری دارند. آرایش الکترون ها در داخل یک اتم آشفته نیست - ذرات به ترتیب افزایش انرژی مرتب شده اند. این محقق بخش های داخلی اتم ها را هسته نامید. نام هایی که این دانشمند معرفی کرد امروزه نیز در علم استفاده می شود.

چگونه برای درس آماده شویم؟

آن دسته از دانش آموزانی که علاقه مند به ارائه مدل هسته ای ساختار اتم هستند، می توانند دانش اضافی را در درس به نمایش بگذارند. به عنوان مثال، می توانید در مورد این صحبت کنید که چگونه رادرفورد، مدت ها پس از آزمایش های خود، دوست داشت برای کشف خود قیاسی ارائه دهد. اسلحه برای شورشیان به کشوری در جنوب آفریقا قاچاق می شود که در عدل های پنبه قرار دارد. اگر کل قطار از این عدل ها پر شده باشد، مأموران گمرک چگونه می توانند تعیین کنند که مواد خطرناک در کجا قرار دارند؟ افسر گمرک ممکن است شروع به تیراندازی به عدل ها کند، و جایی که گلوله ها کمانه می کنند، جایی است که سلاح در آن قرار دارد. رادرفورد تاکید کرد که کشف او دقیقاً به همین شکل انجام شده است.

برای دانش آموزانی که در حال آماده شدن برای پاسخ دادن به این موضوع در کلاس هستند، توصیه می شود برای سؤالات زیر پاسخ تهیه کنند:

1. چه کسی مدل هسته ای ساختار اتم را پیشنهاد کرد؟

2. هدف آزمایش چه بود؟

3. تفاوت مدل هسته ای با مدل های دیگر.

اهمیت نظریه رادرفورد

نتایج ریشه ای که رادرفورد از آزمایشات خود گرفت، بسیاری از معاصران او را به تردید در صحت این مدل سوق داد. حتی خود رادرفورد نیز از این قاعده مستثنی نبود - او نتایج تحقیقات خود را تنها دو سال پس از کشف منتشر کرد. او با در نظر گرفتن ایده‌های کلاسیک نحوه حرکت ریزذرات، یک مدل سیاره‌ای هسته‌ای از ساختار اتم را پیشنهاد کرد. به طور کلی، اتم دارای بار خنثی است. الکترون ها در اطراف هسته حرکت می کنند، درست همانطور که سیارات به دور خورشید می چرخند. این حرکت به دلیل نیروهای کولن رخ می دهد. در حال حاضر، مدل رادرفورد دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است، اما کشف این دانشمند امروزه ارتباط خود را از دست نمی دهد.