המודל הפלנטרי Rutherford של מודל האטום Rutherford

תגליות בתחום המבנה האטומי היה צעד חשוב בהתפתחות הפיסיקה. חשיבות גדולה הייתה המודל של רתרפורד. Atom כמערכת של חלקיקים ומרכיביו נחקרה יותר מקרוב בפירוט. זה הוביל להקמה המוצלחת של מדע כמו פיסיקה גרעינית.

הרעיונות העתיקים על מבנה החומר

ההנחה כי גופים המקיפים מורכבים מחלקיקים זעירים שנעשו בימי קדם. הוגי דעות אז ייצג אטום כמו חלקיקים לחלוקה הקטנים של כל חומר. הם טענו כי אין שום דבר ביקום הוא בגודל קטן יותר מאשר אטום. השקפות כאלה מוחזקות על ידי המדענים ופילוסופים יווניים הגדולים - דמוקריטוס, לוקרציוס, אפיקורוס. שערות הוגות אלה היום מאוחדים תחת השם "אָטוֹמִיוּת עתיקה."

ייצוגים של ימי הביניים

בימי קדם חלפו, וגם בימי הביניים היו גם מדענים שהביעו הנחות שונות לגבי מבנה החומר. עם זאת, דומיננטיות של השקפות דתיות ופילוסופיות של כוח הכנסייה בתקופה של ההיסטוריה באיבו כל ניסיון לדכא ושאיפות של השכל האנושי ממצאים ותגליות מדעיים חומרני. כידוע, האינקוויזיציה של ימי הביניים מאוד ידידותי התנהג עם נציגי העולם המדעי בזמנו. נותר רק לומר כי בימים ההם היו מוחות מבריקים הגיעו לרעיון העתיק של היכולת החלוקה של האטום.

מחקרים הגילאים 18-19

המאה ה -18 התאפיינה התגליות הגדולות בתחום המבנה היסודי של החומר. בעיקר בשל המאמצים של מדענים כגון אנטואן Lavuaze, מיכאיל לומונוסוב ו Dzhon דלטון. בנפרד זה מזה, הם הצליחו להוכיח כי האטומים קיימים באמת. אבל שאלת המבנה שלהם הפנימי נשארת פתוחה. סוף המאה ה -18 התאפיינה אירוע משמעותי כזה בעולם המדעי, כפי גילוי הטבלה המחזורית ד י Mendeleevym של יסודות כימיים. זה היה באמת פריצת דרך רבת עוצמה הזמן להסיר את מעטה על ההבנה שלכל האטומים זהה לאופי, כי הם קשורים זה לזה. מאוחר יותר, במאה ה -19, צעד חשוב נוסף לקראת לפרום את המבנה האטום הייתה עדות לכך בהרכב של כל אחד מהם הוא אלקטרון נוכחי. עבודתם של מדענים של תקופה זו פיק קרקע פורה התגליות של המאה ה -20.

ניסויי תומסון

הפיזיקאי הבריטי Dzhon Tomson ב 1897 הוכיח כי המבנה של אטומים כולל אלקטרונים עם מטען שלילי. בשלב זה, רעיון שווא כי האטום - התחלקות להגביל כל חומר נהרסו לבסוף. איך תומסון לא הצליח להוכיח את קיומו של האלקטרון? מדען לשים בניסויים שלו אלקטרודות גזים דלילים מאוד זרם חשמלי מועבר. התוצאה היא קרן הקתודה. תומסון למד המאפיינים שלהם בקפידה ומצא כי הם זרם של חלקיקים טעונים כי לנוע במהירות רבה. סיינטיפיק מצליח לחשב את המסה של החלקיקים האלה ממשלח ידם. הוא גם נודע כי הם לא יכולים להיות מומרים חלקיקים ניטרליים, כמו מטען חשמלי - הוא הבסיס של הטבע שלהם. אז היו האלקטרונים פתוחים. תומסון הוא גם היוצר של מודל מבנה האטום הראשונה בעולם. על פי אותו, אטום - קריש טעון חיובית בעניין, אשר מופצים באופן אחיד שלילי אלקטרונים טעונים. זה מסביר את המבנה הכללי של אטומים ניטרליים, כמו מטענים מנוגדים מבטלות זו את זו. ניסויים Dzhona Tomsona הפך חשיבות יסולא בפז עבור מחקר נוסף של מבנה האטום. עם זאת, שאלות רבות נותרו ללא מענה.

מחקר Rutherford

תומסון גילה את קיומו של האלקטרון, אך הוא לא הצליח למצוא את האטום חלקיקים טעונים חיובית. ארנסט רתרפורד תיקן את הטעות הזאת ב 1911. במהלך ניסויים בחקר הפעילות של חלקיקי האלפא גזים, נמצא כי ישנם חלקיקים האטום, מטען חשמלי חיובי. רתרפורד מצא כי על ידי העברת הקרן דרך הגז או באמצעות צלחת מתכת דקה הוא סטייה חדה של כמות מינורית של חלקיקי מנתיב תנועה. הם פשוט זורקים בחזרה. המדען הבין כי התנהגות זו נובעת מהתנגשות עם חלקיקים בעלי מטען חשמלי חיובי. ניסויים כאלה ייאפשרו פיסיקאים לבנות מודל המבנה האטום רתרפורד.

המודל הפלנטרי

עכשיו האקדמי שונה במקצת מן ההנחות שנעשו על ידי ג'ון תומסון. מודלים שונים של פלדה האטומה שלהם. ניסיון של רתרפורד מותר לו ליצור תיאוריה חדשה לחלוטין בתחום זה. מדען דיסקברי היה קריטי להתפתחות הנוספת של פיסיקה. המודל הפלנטרי מתאר האטום כגרעין מסולק במרכז מסתובבים אלקטרונים. יש ליבת מטען ואלקטרונים חיובי - שלילי. אטום מודל הפלנטרי להניח אלקטרונים מסתובבים סביב הליבה על מסלולים מסוימים - מסלולים. פתיחת מדען עזר להסביר את סיבת הסטייה של חלקיקי אלפא היה המניע לפיתוח התיאוריה הגרעיני של האטום. במודל האטומי של רתרפורד את האנלוגיה עם ההצעה של כוכבי הלכת של מערכת השמש סביב השמש. זה מאוד מדויק והשוואה עזה. לכן אטום מודל הפלנטרי אשר נע לאורך מסלולו סביב הגרעין, נקרא פלנטרית.

עבודה של נילס בוהר

שנתיים לאחר מכן, הפיזיקאי הדני נילס בוהר ניסה לשלב את המושגים של מבנה האטום עם התכונות הקוונטיות של אור. המודל הגרעיני של רתרפורד של האטום הושם מדענים בבסיס התיאוריה החדשה שלו. בשנת בוהר אטומי הנחה סובבים סביב הליבה במסלולים מעגליים. מסלול תנועה כזו מוביל להאצת אלקטרונים. בנוסף, האינטראקציה קולון של חלקיקים אלה עם אטום במרכז מלווה את היצירה ואת ההוצאה של אנרגיה כדי לשמור על השדה המרחבי אלקטרומגנטיים הנובעים תנועה של אלקטרונים. בתנאים כאלה, חלקיקים טעונים שלילית צריך אי פעם ליפול לתוך הגרעין. אבל זו אינה מתרחשת, המציין כי יציבות גדולה יותר של אטומים כמו מערכות. נילס בוהר הבין כי חוקי התרמודינמיקה הקלאסית, המתוארת על ידי משוואות מקסוול לא עובדים בתנאים תת-אטומיים. לכן, מדענים יצאו להביא חוקים חדשים שיחזיקו את החלקיקים היסודיים ביותר בעולם.

ההנחות של בוהר

בעיקר בשל העובדה כי לא היה מודל של רתרפורד, האטום ומרכיביו נחקרו היטב, נילס בוהר היה מסוגל להתקרב ליצירת הפוסטולייטים שלה. הראשון מבין מדינות אלה כי יש אטום מצב נייח שבו הוא אינו משנה את האנרגיה שלו ואת האלקטרונים ובכך לנוע במסלולים מבלי לשנות את מסלולו. על פי הנחה שנייה, המעבר של אלקטרון ממסלולו אחד למשנו מתרחש ספיגת בידוד או אנרגיה. זה שווה להפרש האנרגיה בין מדינות שקדמה לה ו מצליחים של האטום. במקרה זה, אם אלקטרון קופץ קרוב לליבה של מסלולו, הוא נפלט אנרגיה (פוטונים), ולהיפך. למרות העובדה כי התנועה של אלקטרונים בקושי דומה מסלול הקפה מסולק בוהר פתיחה היקפית בהחלט אפשרי להשיג הסבר מצוין לקיום ספקטרום הקו של אטום המימן. בערך באותו זמן, פיזיקאים הרץ פרנק, שחי בגרמניה, אישר המדען נילס בוהר על קיומם של מצבים קבועים, יציבים של האטום ואת האפשרות של שינויים בערכים האנרגיה האטומית.

שיתוף פעולה בין שני המדענים

אגב, Rutherford במשך זמן רב לא יכול לקבוע את האחראי על הגרעין. מדעני מרסדן ו גייגר ניסו לבצע טענות בדיקה והצלבה של ארנסט רתרפורד, וכתוצאה מכך של ניסויים קפדניים ומפורטים וחישובים הגיעו למסקנה שזה הליבה של המאפיין המרכזי של האטום, והוא מתמקד כל התשלום שלה. מאוחר יותר הוכח כי המטען הגרעיני שווה מספרי לערך של המספר הסידורי של הרכיב בטבלה המחזורית ד י Mendeleeva. מעניין, את נילס בוהר נפגש בקרוב עם Rutherford והסכים באופן מלא עם דעותיו. לאחר מכן, מדענים ארוכים עבדו יחד באותו במעבדה. המודל של רתרפורד של האטום כמערכת מורכבת יסודית חלקיקים טעונים - כל נילס בוהר נחשב הוגן ולתמיד הניח בצד את המודל האלקטרוני שלהם. פעילויות מחקר משותפות של מדענים היו מוצלחות מאוד ו ניב פרות. כל אחד מהם צללו לתוך חקר תכונותיהם של חלקיקים יסודיים תגליות משמעותיות במדע. מאוחר יותר, Rutherford גילה והוכיח את האפשרות להרחיב את הליבה, אבל זה נושא למאמר אחר.