Penemuan dalam bidang struktur atom telah menjadi langkah penting dalam pembangunan fizik. Model Rutherford sangat penting. Atom sebagai sistem dan zarah yang membentuknya telah dikaji dengan lebih tepat dan terperinci. Ini membawa kepada kejayaan pembangunan sains seperti fizik nuklear.
Idea kuno tentang struktur jirim
Anggapan bahawa jasad sekeliling terdiri daripada zarah terkecil telah dibuat pada zaman dahulu. Para pemikir pada masa itu mewakili atom sebagai zarah yang paling kecil dan tidak boleh dibahagikan daripada sebarang bahan. Mereka berpendapat bahawa tidak ada di alam semesta yang lebih kecil daripada atom. Pandangan sedemikian dipegang oleh saintis dan ahli falsafah Yunani kuno yang hebat - Democritus, Lucretius, Epicurus. Hipotesis pemikir ini hari ini disatukan di bawah nama "atomisme kuno".
Persembahan zaman pertengahan
Zaman purba telah berlalu, dan pada Zaman Pertengahan terdapat juga saintis yang membuat pelbagai andaian tentang struktur bahan. Walau bagaimanapun, penguasaan pandangan falsafah agama dan kuasa gereja dalam tempoh sejarah itu adalah akarnyamenindas sebarang percubaan dan aspirasi minda manusia kepada kesimpulan dan penemuan saintifik materialistik. Seperti yang anda ketahui, Inkuisisi zaman pertengahan berkelakuan sangat tidak mesra dengan wakil-wakil dunia saintifik pada masa itu. Perlu dikatakan bahawa minda yang cerah pada masa itu mempunyai idea yang datang dari zaman dahulu tentang ketakbolehpecahan atom.
pengajian abad ke-18-19
Abad ke-18 ditandai dengan penemuan serius dalam bidang struktur asas jirim. Sebahagian besarnya terima kasih kepada usaha saintis seperti Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov dan John D alton. Secara bebas antara satu sama lain, mereka dapat membuktikan bahawa atom benar-benar wujud. Tetapi persoalan struktur dalaman mereka tetap terbuka. Akhir abad ke-18 ditandai dengan peristiwa penting dalam dunia saintifik sebagai penemuan sistem berkala unsur kimia oleh D. I. Mendeleev. Ini adalah satu kejayaan yang benar-benar hebat pada masa itu dan membuka tabir di atas pemahaman bahawa semua atom mempunyai sifat tunggal, bahawa ia berkaitan antara satu sama lain. Kemudian, pada abad ke-19, satu lagi langkah penting ke arah membongkar struktur atom ialah bukti bahawa mana-mana daripadanya mengandungi elektron. Hasil kerja saintis pada zaman ini menyediakan tanah yang subur untuk penemuan abad ke-20.
Percubaan Thomson
Ahli fizik Inggeris John Thomson membuktikan pada tahun 1897 bahawa atom mengandungi elektron dengan cas negatif. Pada peringkat ini, idea-idea palsu bahawa atom adalah had pembahagian mana-mana bahan akhirnya dimusnahkan. BagaimanaThomson dapat membuktikan kewujudan elektron? Dalam eksperimennya, saintis meletakkan elektrod dalam gas yang sangat jarang dan melepasi arus elektrik. Hasilnya ialah sinar katod. Thomson mengkaji dengan teliti ciri-ciri mereka dan mendapati bahawa ia adalah aliran zarah bercas yang bergerak pada kelajuan yang tinggi. Para saintis dapat mengira jisim zarah ini dan casnya. Dia juga mendapati bahawa mereka tidak boleh ditukar menjadi zarah neutral, kerana cas elektrik adalah asas sifatnya. Beginilah cara elektron ditemui. Thomson juga merupakan pencipta model pertama bagi struktur atom di dunia. Menurutnya, atom ialah sekumpulan bahan bercas positif, di mana elektron bercas negatif diagihkan sama rata. Struktur ini menerangkan neutraliti am atom, kerana cas bertentangan mengimbangi satu sama lain. Eksperimen John Thomson menjadi tidak ternilai untuk kajian lanjut tentang struktur atom. Walau bagaimanapun, banyak soalan masih belum dijawab.
Rutherford Research
Thomson menemui kewujudan elektron, tetapi dia gagal menemui zarah bercas positif dalam atom. Ernest Rutherford membetulkan salah faham ini pada tahun 1911. Semasa eksperimen, mengkaji aktiviti zarah alfa dalam gas, dia mendapati terdapat zarah bercas positif dalam atom. Rutherford melihat bahawa apabila sinar melalui gas atau melalui plat logam nipis, sebilangan kecil zarah secara mendadak menyimpang dari trajektori gerakan. Mereka benar-benar dibuang ke belakang. Ahli sains meneka itutingkah laku ini dijelaskan oleh perlanggaran dengan zarah bercas positif. Eksperimen sedemikian membenarkan ahli fizik mencipta model struktur atom Rutherford.
Model Planet
Kini idea saintis itu agak berbeza daripada andaian yang dibuat oleh John Thomson. Model atom mereka juga menjadi berbeza. Pengalaman Rutherford membolehkannya mencipta teori yang sama sekali baru dalam bidang ini. Penemuan saintis adalah sangat penting untuk perkembangan fizik selanjutnya. Model Rutherford menerangkan atom sebagai nukleus yang terletak di tengah, dan elektron bergerak di sekelilingnya. Nukleus mempunyai cas positif, dan elektron mempunyai cas negatif. Model atom Rutherford mengandaikan putaran elektron mengelilingi nukleus sepanjang trajektori tertentu - orbit. Penemuan saintis itu membantu menjelaskan sebab penyelewengan zarah alfa dan menjadi dorongan untuk pembangunan teori nuklear atom. Dalam model atom Rutherford, terdapat analogi dengan pergerakan planet-planet sistem suria mengelilingi matahari. Ini adalah perbandingan yang sangat tepat dan jelas. Oleh itu, model Rutherford, di mana atom bergerak mengelilingi nukleus dalam orbit, dipanggil planet.
Karya oleh Niels Bohr
Dua tahun kemudian, ahli fizik Denmark, Niels Bohr cuba menggabungkan idea tentang struktur atom dengan sifat kuantum fluks cahaya. Model nuklear atom Rutherford diletakkan oleh saintis sebagai asas kepada teori barunya. Menurut Bohr, atom berputar mengelilingi nukleus dalam orbit bulat. Trajektori gerakan sedemikian membawa kepada pecutanelektron. Selain itu, interaksi Coulomb zarah-zarah ini dengan pusat atom disertai dengan penciptaan dan penggunaan tenaga untuk mengekalkan medan elektromagnet spatial yang timbul daripada pergerakan elektron. Dalam keadaan sedemikian, zarah bercas negatif suatu hari nanti mesti jatuh ke dalam nukleus. Tetapi ini tidak berlaku, yang menunjukkan kestabilan atom yang lebih besar sebagai sistem. Niels Bohr menyedari bahawa undang-undang termodinamik klasik yang diterangkan oleh persamaan Maxwell tidak berfungsi dalam keadaan intraatomik. Oleh itu, saintis menetapkan sendiri tugas untuk menghasilkan corak baharu yang akan sah dalam dunia zarah asas.
postulatan Bohr
Sebahagian besarnya disebabkan oleh fakta bahawa model Rutherford wujud, atom dan komponennya dikaji dengan baik, Niels Bohr dapat mendekati penciptaan postulatnya. Yang pertama mengatakan bahawa atom mempunyai keadaan pegun, di mana ia tidak mengubah tenaganya, manakala elektron bergerak dalam orbit tanpa mengubah trajektori mereka. Menurut postulat kedua, apabila elektron bergerak dari satu orbit ke orbit lain, tenaga dilepaskan atau diserap. Ia sama dengan perbezaan antara tenaga keadaan atom sebelumnya dan seterusnya. Dalam kes ini, jika elektron melompat ke orbit lebih dekat dengan nukleus, maka tenaga (foton) dipancarkan, dan sebaliknya. Walaupun fakta bahawa pergerakan elektron mempunyai sedikit persamaan dengan trajektori orbit yang terletak di dalam bulatan, penemuan Bohr memberikan penjelasan yang sangat baik untuk kewujudanspektrum atom hidrogen. Pada masa yang sama, ahli fizik Hertz dan Frank, yang tinggal di Jerman, mengesahkan ajaran Niels Bohr tentang kewujudan keadaan atom yang pegun dan stabil dan kemungkinan mengubah nilai tenaga atom.
Kerjasama dua saintis
By the way, Rutherford tidak dapat menentukan caj nukleus untuk masa yang lama. Para saintis Marsden dan Geiger cuba menyemak semula kenyataan Ernest Rutherford dan, sebagai hasil daripada eksperimen dan pengiraan yang terperinci dan teliti, membuat kesimpulan bahawa nukleus adalah ciri terpenting atom, dan semua casnya. tertumpu di dalamnya. Kemudian dibuktikan bahawa nilai cas nukleus secara berangka sama dengan nombor ordinal unsur dalam sistem berkala unsur D. I. Mendeleev. Menariknya, Niels Bohr tidak lama kemudian bertemu dengan Rutherford dan bersetuju sepenuhnya dengan pandangannya. Selepas itu, saintis bekerja bersama untuk masa yang lama di makmal yang sama. Model Rutherford, atom sebagai sistem yang terdiri daripada zarah bercas asas - semua Niels Bohr ini dianggap adil dan selamanya mengetepikan model elektroniknya. Aktiviti saintifik bersama saintis sangat berjaya dan membuahkan hasil. Setiap daripada mereka mendalami kajian sifat zarah asas dan membuat penemuan penting untuk sains. Rutherford kemudiannya menemui dan membuktikan kemungkinan penguraian nuklear, tetapi ini adalah topik untuk artikel lain.
