Rezerfordun səpilmənin öyrənilməsində təcrübələri. Rezerfordun α-hissəciklərin səpilməsi ilə bağlı təcrübələri. Atomun öyrənilməsi prosesində edilən digər kəşflər

Fizika dərsi 11-ci sinif

Mövzu:

"Ruterfordun Alfa Hissəciklərin Səpilmə Təcrübəsi"

Dərsin məqsəd və vəzifələri:

Təhsil:

Ruterfordun təcrübələrinin mexanizmini izah edin

Təhsil:

tələbələrin idrak müstəqilliyini inkişaf etdirmək;

onların əxlaqi və estetik tərbiyəsinə töhfə vermək.

Təhsil:

əsas, əsası vurğulamaq, öyrənilən faktları müqayisə etmək və fikirləri məntiqi ifadə etmək bacarığını inkişaf etdirmək.

Dərslər zamanı:

I.Org. an.

Masanızın yanında düz durun və özünüzü təmizləyin. Müəllimə salam deyin. Sonra oturduğunuz yerdə sakitcə oturun və sinifdə asayişi qoruyun.

Dərsin mövzusunu və məqsədini təyin etmək.

II. Təkrar

Xətt spektrləri

1.Atom sözü nə deməkdir?

2.Kimyəvi elementlərin xassələrinin dövri təkrarlanması qanununu hansı alim kəşf etmişdir?

3. Atom bölünməzdirmi?

4.Nadir qazlar yüksək temperatura qədər qızdırıldıqda nə baş verir?

5.Tünlük boşluqlarla ayrılmış çoxrəngli xətlərin adları nədir?

6.Hər bir qaza nə xasdır?

7. Hansı qaz ən sadə spektrə malikdir?

8.Hansı qaz spektri 4 xəttdən ibarətdir?

9.Görünən bölgə üçün spektral xətlərin düsturunu hansı alim seçmişdir?

10.Görünən, ultrabənövşəyi və infraqırmızı bölgələrin düsturlarını bir ümumi formulda birləşdirməyə kimin nəzəriyyəsi imkan verdi?

Fizminutka videoya görə.

III. Yeni material

§ 7.2. Ruterfordun alfa hissəciklərinin səpilməsi ilə bağlı təcrübəsi.

Qızıl folqadan keçərkən alfa hissəciklərinin səpilməsini öyrənərək,ErnestRuterford belə nəticəyə gəldi ki, atomların bütün müsbət yükləri onların mərkəzində çox kütləvi və yığcam nüvədə cəmləşib. Və bu nüvənin ətrafında mənfi yüklü hissəciklər (elektronlar) fırlanır.

Bu model o dövrdə geniş yayılmış atomun Tomson modelindən əsaslı şəkildə fərqlənirdi.

Cozef ConTomson, müsbət yükün atomun bütün həcmini bərabər şəkildə doldurduğu və elektronların onunla kəsişdiyi pudinq (pasta) şəklində atomun modelini təklif etdi.

Bir qədər sonra Ruterfordun modeli atomun planetar modeli adlandırıldı (həqiqətən də Günəş sisteminə bənzəyir: ağır nüvə Günəş, onun ətrafında fırlanan elektronlar isə planetlərdir).

1912-ci ildə E. Ruterford və onun əməkdaşları alfa hissəciklərinin maddədə səpilməsi ilə bağlı təcrübə apardılar.

Ruterford təcrübələrinin sxemi.

Folqa olmadıqda, ekranda alfa hissəciklərinin nazik şüasının yaratdığı parıltılardan ibarət parlaq bir dairə meydana çıxdı. Lakin qalınlığı təxminən 0,1 μm (mikron) olan nazik qızıl folqa alfa hissəciklərinin yoluna qoyulduqda, ekranda müşahidə olunan şəkil çox dəyişdi: fərdi flaşlar nəinki əvvəlki dairədən kənarda göründü, hətta ola bilərdi. qızıl folqa qarşı tərəfdən müşahidə olunur.

Ekranın müxtəlif yerlərində vaxt vahidinə düşən parıldamaların sayını hesablamaqla kosmosda səpələnmiş alfa hissəciklərinin paylanmasını müəyyən etmək olar. Alfa hissəciklərinin sayı artan səpilmə bucağı ilə sürətlə azalır.

Ekranda müşahidə edilən şəkil belə qənaətə gəlməyə əsas verir ki, alfa hissəciklərinin əksəriyyəti hərəkət istiqamətində nəzərəçarpacaq dəyişiklik olmadan qızıl folqadan keçir. Bununla belə, bəzi hissəciklər alfa hissəciklərinin ilkin istiqamətindən böyük bucaq altında kənara çıxdılar (təxminən 135 o...150 o ) və hətta geri atıldı. Tədqiqatlar göstərdi ki, alfa hissəcikləri folqadan keçərkən, hər 10.000 düşən hissəcikdən yalnız biri 10-dan çox bucaqla əyilir. O orijinal hərəkət istiqamətindən. Yalnız nadir bir istisna olaraq, çoxlu sayda alfa hissəciklərindən biri orijinal istiqamətindən yayınır.

Bir çox alfa hissəciklərinin hərəkət istiqamətindən kənara çıxmadan folqadan keçməsi atomun bərk bir varlıq olmadığını deməyə əsas verir. Alfa hissəciklərinin kütləsi bir elektronun kütləsindən təxminən 8000 dəfə böyük olduğundan, folqa atomlarına daxil olan elektronlar alfa hissəciklərini nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişə bilməz. Alfa hissəciklərinin səpilməsinə atomun müsbət yüklü hissəciyi - atom nüvəsi səbəb ola bilər.

IV.Möhkəmləndirmə

Nümunələrin nəzərdən keçirilməsi.
V. Refleksiya

Bugünkü dərsimiz xoşunuza gəldi?.. Nə xatırlayırsınız?..

VI. D/Z §7.1-i təkrarlayın, §7.2-ni öyrənin

Atom yığcam və kütləvi müsbət yüklü nüvədən və onun ətrafında mənfi yüklü işıq elektronlarından ibarətdir.

Ernest Ruterford o mənada unikal alimdir ki, o, artıq əsas kəşflərini etmişdi sonra Nobel mükafatı alır. 1911-ci ildə o, alimlərə atomun dərinliklərinə nəzər salmağa və onun quruluşunu başa düşməyə imkan verən eksperimentdə uğur qazandı, həm də zəriflik və dizayn dərinliyi modeli oldu.

Təbii radioaktiv şüalanma mənbəyindən istifadə edərək, Ruterford hissəciklərin yönəldilmiş və fokuslanmış axını yaradan bir top qurdu. Silah, içərisində radioaktiv material yerləşdirilən dar bir yuvası olan qurğuşun qutusu idi. Bununla əlaqədar olaraq, radioaktiv maddənin birindən başqa bütün istiqamətlərdə buraxdığı hissəciklər (bu halda iki proton və iki neytrondan ibarət alfa hissəcikləri) qurğuşun ekranı tərəfindən udulmuş və yuvadan yalnız istiqamətlənmiş alfa hissəcikləri şüası buraxılmışdır. . Şüa yolunda daha sonra ciddi şəkildə müəyyən edilmiş istiqamətdən yayınan hissəcikləri kəsən dar yarıqları olan daha bir neçə qurğuşun ekranı var idi. Nəticədə, mükəmməl fokuslanmış alfa hissəcikləri şüası hədəfə doğru uçdu və hədəfin özü nazik qızıl folqa təbəqəsi idi. Onu vuran alfa şüası idi. Folqa atomları ilə toqquşduqdan sonra alfa hissəcikləri yoluna davam edərək hədəfin arxasında quraşdırılmış lüminessent ekrana dəydilər, alfa hissəcikləri ona dəydikdə parıltılar qeydə alınırdı. Onlardan eksperimentator folqa atomları ilə toqquşma nəticəsində alfa hissəciklərinin düzxətli hərəkət istiqamətindən hansı miqdarda və nə qədər kənara çıxdığını mühakimə edə bilərdi.

Bu cür təcrübələr əvvəllər də aparılıb. Onların əsas ideyası atomun quruluşu haqqında müəyyən bir şey söyləmək üçün hissəciklərin əyilmə bucaqlarından kifayət qədər məlumat toplamaq idi. XX əsrin əvvəllərində elm adamları artıq bilirdilər ki, atomun tərkibində mənfi yüklü elektronlar var. Bununla belə, üstünlük təşkil edən fikir atomun mənfi yüklü kişmiş elektronları ilə doldurulmuş müsbət yüklü incə şəbəkə kimi bir şey olması idi - bu model "kişmiş şəbəkə modeli" adlanır. Belə təcrübələrin nəticələrinə əsasən, alimlər atomların bəzi xüsusiyyətlərini öyrənə bildilər - xüsusən də onların həndəsi ölçülərinin sırasını təxmin edə bildilər.

Bununla belə, Ruterford qeyd etdi ki, sələflərindən heç biri bəzi alfa hissəciklərinin çox böyük bucaqlarda əyilib-dönmədiyini təcrübi olaraq sınamağa belə cəhd etməyib. Üzüm tor modeli sadəcə olaraq atomda o qədər sıx və ağır olan struktur elementlərin mövcudluğuna imkan vermirdi ki, onlar sürətli alfa hissəciklərini əhəmiyyətli bucaqlardan yayındıra bilsinlər, buna görə də heç kim bu ehtimalı sınaqdan keçirməyə can atmırdı. Ruterford tələbələrindən birindən qurğunu elə yenidən təchiz etməyi xahiş etdi ki, alfa hissəciklərinin böyük əyilmə bucaqlarında səpilməsini müşahidə etmək mümkün olsun - sadəcə olaraq vicdanını təmizləmək, bu ehtimalı tamamilə istisna etmək üçün. Detektor natrium sulfidlə örtülmüş ekran idi, alfa hissəcik ona dəydikdə flüoresan parıltı yaradan material. Təsəvvür edin ki, bəzi hissəciklərin 180°-ə qədər bucaq altında əyildiyi məlum olanda təkcə eksperimenti birbaşa həyata keçirən tələbənin deyil, həm də Ruterfordun özünün sürprizi oldu!

Atomun qurulmuş modeli çərçivəsində nəticəni şərh etmək mümkün deyildi: kişmiş torunda güclü, sürətli və ağır alfa hissəciyini əks etdirə biləcək heç bir şey yoxdur. Ruterford belə bir nəticəyə gəlməyə məcbur oldu ki, atomda kütlənin çox hissəsi atomun mərkəzində yerləşən inanılmaz dərəcədə sıx bir maddədə cəmləşib. Və atomun qalan hissəsi əvvəllər düşünüldüyündən daha az sıxlıqda olan bir çox böyüklük sırası olduğu ortaya çıxdı. Həm də səpələnmiş alfa hissəciklərinin davranışından belə nəticə çıxardı ki, atomun bu super sıx mərkəzlərində Ruterford bunu adlandırdı. nüvələr, atomun bütün müsbət elektrik yükü də cəmləşmişdir, çünki yalnız elektrik itələmə qüvvələri hissəciklərin 90°-dən çox bucaq altında səpilməsinə səbəb ola bilər.

İllər sonra Ruterford öz kəşfi ilə bağlı bu bənzətməni istifadə etməyi xoşladı. Afrikanın cənubundakı ölkələrin birində gömrük işçilərinə xəbərdarlıq edilib ki, üsyançılar üçün ölkəyə böyük bir silah partiyası qaçaqmalçılıq yolu ilə aparılacaq və silahlar pambıq bağlamalarında gizlədiləcək. İndi isə yükü boşaltdıqdan sonra gömrükçü pambıq tayaları ilə dolu bütöv bir anbarla üz-üzədir. O, hansı balyalarda tüfənglərin olduğunu necə müəyyən edə bilər? Gömrük işçisi problemi sadəcə olaraq həll etdi: o, balyalara atəş açmağa başladı və əgər güllələr hər hansı bir bağlamadan səkildisə, o, bu işarəyə əsasən qaçaqmal silah olan bağlamaları müəyyən etdi. Beləliklə, Ruterford alfa hissəciklərinin qızıl folqa üzərində necə söküldüyünü görən atomun içərisində gözləniləndən çox daha sıx bir quruluşun gizləndiyini anladı.

Rezerfordun öz təcrübəsinin nəticələri əsasında çəkdiyi atomun şəkli bu gün bizə yaxşı məlumdur. Atom müsbət yük daşıyan super sıx, yığcam nüvədən və onun ətrafında mənfi yüklü işıq elektronlarından ibarətdir. Sonralar elm adamları bu şəkil üçün etibarlı nəzəri əsas təqdim etdilər ( santimetr. Bohr Atom), lakin hər şey kiçik bir radioaktiv material nümunəsi və bir qızıl folqa parçası ilə sadə bir təcrübə ilə başladı.

Həmçinin bax:

Ernest Rutherford, Nelsonun ilk baronu Ruterford, 1871-1937

Yeni Zelandiyalı fizik. Nelsonda sənətkar fermerin oğlu anadan olub. İngiltərənin Kembric Universitetində təhsil almaq üçün təqaüd qazandı. Bitirdikdən sonra Kanadanın MakGill Universitetinə təyin olundu, burada Frederik Soddi (1877-1966) ilə birlikdə radioaktivlik fenomeninin əsas qanunlarını qurdu və buna görə 1908-ci ildə kimya üzrə Nobel mükafatına layiq görüldü. Tezliklə alim Mançester Universitetinə köçdü və burada onun rəhbərliyi altında Hans Geiger (1882-1945) özünün məşhur Geiger sayğacını icad etdi, atomun quruluşunu tədqiq etməyə başladı və 1911-ci ildə atom nüvəsinin mövcudluğunu kəşf etdi. Birinci Dünya Müharibəsi illərində düşmən sualtı qayıqlarını aşkar etmək üçün sonarların (akustik radarların) hazırlanmasında iştirak etmişdir. 1919-cu ildə fizika professoru və Kembric Universitetində Cavendish Laboratoriyasının direktoru təyin edildi və elə həmin il yüksək enerjili ağır hissəciklərin bombardmanı nəticəsində nüvə parçalanmasını kəşf etdi. Ruterford ömrünün sonuna qədər bu vəzifədə qaldı, eyni zamanda uzun illər Kral Elmi Cəmiyyətinin prezidenti oldu. Nyuton, Darvin və Faradeyin yanında Westminster Abbeydə dəfn edildi.

Ernest Ruterford (1871-1937).

İngilis fiziki, nüvə fizikasının banisi, London Kral Cəmiyyətinin (1903, 1925-1930-cu illərdə prezidenti) və dünyanın əksər akademiyalarının üzvü. Brightwater (Yeni Zelandiya) şəhərində anadan olub. 1899-cu ildə 1900-cü ildə alfa və beta şüalarını kəşf etdi - radiumun çürümə məhsulu (emanasiya) və yarımparçalanma dövrü anlayışını təqdim etdi. F.Soddi ilə birlikdə 1902 - 1903-cü illərdə. radioaktiv parçalanma nəzəriyyəsini işləyib hazırlamış və radioaktiv çevrilmə qanununu yaratmışdır. 1903-cü ildə alfa şüalarının müsbət yüklü hissəciklərdən ibarət olduğunu sübut etdi (Kimya üzrə Nobel Mükafatı, 1908).

1908-ci ildə Q.Qeygerlə birlikdə ayrı-ayrı yüklü hissəcikləri (Geiger sayğacı) qeyd etmək üçün cihaz hazırlamışdır. 1911-ci ildə quraşdırılıb alfa hissəciklərinin müxtəlif elementlərin atomları tərəfindən səpilməsi qanunu (Ruterford düsturu), bu, 1911-ci ildə atomun yeni modelini - planetar (Rezerford modeli) yaratmağa imkan verdi.

O, atom nüvələrinin süni çevrilməsi ideyasını irəli sürdü (1914). 1919-cu ildə azotu oksigenə çevirən ilk süni nüvə reaksiyasını həyata keçirdi və bununla da birgə nüvə fizikasının əsasını qoydu, protonu kəşf etdi. 1920-ci ildə neytron və deytronun mövcudluğunu proqnozlaşdırdı. M.Olifantla birlikdə 1933-cü ildə bunu eksperimental olaraq sübut etdi. nüvə reaksiyalarında kütlə və enerji arasındakı əlaqə qanununun etibarlılığı. 1934-cü ildə tritium əmələ gəlməsi ilə deyteronların birləşmə reaksiyasını həyata keçirdi.

Atomun quruluşunu öyrənmək üçün ilk təcrübələr 1911-ci ildə Ernest Ruterford tərəfindən aparılmışdır. Onlar ağır elementlərin təbii radioaktiv parçalanması nəticəsində ağır elementlərin ayrıldığı radioaktivlik fenomeninin kəşfi sayəsində mümkün olmuşdur. -hissəciklər. Məlum oldu ki, bu hissəciklər iki elektronun yükünə bərabər olan müsbət yükə malikdir; onların kütləsi hidrogen atomunun kütləsindən təxminən 4 dəfə böyükdür, yəni. onlar helium atomunun ionlarıdır (). Hissəciklərin enerjisi uran üçün eV-dən torium üçün eV-ə qədər dəyişir. Hissəciklərin sürəti m/s-dir, ona görə də nazik metal folqadan “atmaq” üçün istifadə oluna bilər. Hissəciklərin səpilməsi haqqında məlumat Şəkildə göstərilmişdir. 1.

Tədqiqatlar göstərdi ki, az sayda hissəciklər ilkin hərəkət istiqamətindən xeyli kənara çıxıblar. Bəzi hallarda səpilmə bucağı 180 dərəcəyə yaxın idi. Əldə edilmiş məlumatlar əsasında E.Ruterford əsas təşkil edən nəticələr çıxarmışdır atomun planet modeli:

Atomun demək olar ki, bütün kütləsinin və bütün müsbət yükünün cəmləşdiyi və nüvənin ölçüləri atomun özünün ölçülərindən çox kiçik olduğu bir nüvə var;

Atomu təşkil edən elektronlar nüvənin ətrafında dairəvi orbitlərdə hərəkət edirlər.

Bu iki əsasa əsaslanaraq və düşən hissəciklə müsbət yüklü nüvə arasındakı qarşılıqlı təsirin Kulon qüvvələri ilə təyin olunduğunu fərz edərək, Ruterford müəyyən etdi ki, atom nüvələrinin ölçüləri ()m, yəni. onlar atomların ölçüsündən () dəfə kiçikdirlər.

Ruterfordun təklif etdiyi atom modeli günəş sisteminə bənzəyir, yəni. atomun mərkəzində nüvə (“Günəş”) var və elektronlar – “planetlər” onun ətrafında orbitlərdə hərəkət edirlər. Ruterford modeli buna görə adlandırıldı planetar atom modeli.

Bu model atomun quruluşunun müasir anlayışına doğru bir addım idi. Əsas konsepsiya atom nüvəsi, hansında atomun bütün müsbət yükü və demək olar ki, bütün kütləsi cəmləşmişdir, mənasını bu günə kimi qoruyub saxlamışdır.

Bununla belə, elektronların dairəvi orbitlərdə hərəkət etdiyi fərziyyəsi uyğunsuz nə klassik elektrodinamika qanunları ilə, nə də atom qazlarının emissiya spektrlərinin xətti xarakteri ilə.

Kütləvi nüvədən (proton) və onun ətrafında dairəvi orbitdə hərəkət edən elektrondan ibarət olan hidrogen atomunun nümunəsindən istifadə edərək Ruterfordun planetar modeli haqqında deyilənləri təsvir edək. Orbital radiusdan bəri m (birinci Bor orbiti) və elektron sürəti m/s, onun normal sürətləndirilməsi . Dairəvi orbitdə sürətlənmə ilə hərəkət edən elektron iki ölçülü osilatordur. Buna görə də klassik elektrodinamikaya görə, o, elektromaqnit dalğası şəklində enerji yaymalıdır. Nəticədə elektron qaçılmaz olaraq s zamanında nüvəyə yaxınlaşacaq. Lakin, əslində, hidrogen atomu sabit və “uzunömürlü” elektromexaniki sistemdir.

Ernest Ruterford atomun daxili quruluşu haqqında fundamental təlimin banilərindən biridir. Alim İngiltərədə, Şotlandiyadan olan mühacir ailəsində anadan olub. Ruterford ailəsinin dördüncü övladı idi və ən istedadlı uşaq idi. O, atom quruluşu nəzəriyyəsinə xüsusi töhfə verməyə nail olmuşdur.

Atomun quruluşu haqqında ilkin fikirlər

Qeyd edək ki, Rezerfordun alfa hissəciklərinin səpilməsi ilə bağlı məşhur təcrübəsi aparılmazdan əvvəl atomun quruluşu ilə bağlı o dövrdə hakim fikir Tompson modeli idi. Bu alim əmin idi ki, müsbət yük atomun bütün həcmini bərabər şəkildə doldurur. Tompson inanırdı ki, mənfi yüklü elektronlar sanki onunla kəsişib.

Elmi inqilab üçün ilkin şərtlər

Məktəbi bitirdikdən sonra Ruterford ən istedadlı tələbə kimi əlavə təhsil üçün 50 funt sterlinq qrant aldı. Bunun sayəsində o, Yeni Zelandiyada kollecə gedə bildi. Sonra gənc alim Canterbury Universitetində imtahan verir və fizika və kimya fənlərini ciddi şəkildə öyrənməyə başlayır. 1891-ci ildə Ruterford "Elementlərin təkamülü" mövzusunda ilk çıxışını etdi. Tarixdə ilk dəfə olaraq atomların mürəkkəb quruluşlar olduğu fikrini ortaya qoydu.

O dövrdə Daltonun atomların bölünməz olması fikri elmi dairələrə hakim idi. Rutherford ətrafındakı hər kəsə onun fikri tamamilə dəli görünürdü. Gənc alim “cəfəngiyyatına” görə daim həmkarlarından üzr istəməli olub. Lakin 12 ildən sonra Ruterford yenə də haqlı olduğunu sübut edə bildi. Ruterford İngiltərədəki Kavendiş Laboratoriyasında tədqiqatını davam etdirmək şansı qazandı və burada havanın ionlaşması proseslərini öyrənməyə başladı. Ruterfordun ilk kəşfi alfa və beta şüaları idi.

Ruterfordun təcrübəsi

Kəşfi qısaca belə təsvir etmək olar: 1912-ci ildə Rezerford köməkçiləri ilə birlikdə özünün məşhur eksperimentini apardı - qurğuşun mənbəyindən alfa hissəcikləri buraxıldı. Qurğuşun tərəfindən udulmuş hissəciklər istisna olmaqla, bütün hissəciklər quraşdırılmış kanal boyunca hərəkət etdi. Onların dar axını nazik bir folqa təbəqəsinə düşdü. Bu xətt vərəqə perpendikulyar idi. Ruterfordun alfa hissəciklərinin səpilməsi ilə bağlı təcrübəsi sübut etdi ki, folqa vərəqindən birbaşa keçən hissəciklər ekranda sözdə parıldamalara səbəb olur.

Bu ekran alfa hissəcikləri ona dəydikdə parıldamağa başlayan xüsusi bir maddə ilə örtülmüşdü. Qızıl folqa təbəqəsi ilə ekran arasındakı boşluq alfa hissəciklərinin havaya səpilməsinin qarşısını almaq üçün vakuumla doldurulmuşdur. Belə bir cihaz tədqiqatçılara təxminən 150° bucaq altında səpələnən hissəcikləri müşahidə etməyə imkan verdi.

Əgər folqa alfa hissəciklərinin şüası qarşısında maneə kimi istifadə olunmayıbsa, ekranda işıq şüalarının dairəsi əmələ gəlib. Lakin onların şüasının qarşısına qızıl folqa baryeri qoyulan kimi mənzərə xeyli dəyişdi. Fırıldaqlar təkcə bu dairədən kənarda deyil, həm də folqa qarşı tərəfində göründü. Rezerfordun alfa hissəciklərinin səpilməsi ilə bağlı təcrübəsi göstərdi ki, əksər hissəciklər trayektoriyasında nəzərəçarpacaq dəyişikliklər olmadan folqadan keçdilər.

Bu vəziyyətdə bəzi hissəciklər kifayət qədər böyük bir açı ilə əyildi və hətta geri atıldı. Qızıl folqa təbəqəsindən sərbəst keçən hər 10.000 hissəcik üçün yalnız biri 10°-dən çox bucaqla əyilmişdi - istisna olaraq, hissəciklərdən biri belə bir açı ilə əyilmişdi.

Alfa hissəciklərinin əyilməsinin səbəbi

Ruterfordun təcrübəsinin təfərrüatlı şəkildə araşdırdığı və sübut etdiyi atomun quruluşudur. Bu vəziyyət atomun davamlı bir formalaşma olmadığını göstərirdi. Əksər hissəciklər bir atom qalınlığında olan folqadan sərbəst keçdi. Alfa hissəciyinin kütləsi bir elektronun kütləsindən demək olar ki, 8000 dəfə böyük olduğundan, sonuncu alfa hissəciyinin trayektoriyasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilmədi. Bunu yalnız atom nüvəsi - atomun demək olar ki, bütün kütləsinə və bütün elektrik yüklərinə malik olan kiçik ölçülü bir cisim edə bilərdi. O dövrdə bu, ingilis fiziki üçün əhəmiyyətli bir irəliləyiş oldu. Rezerfordun təcrübəsi atomun daxili quruluşu elminin inkişafında ən mühüm addımlardan biri hesab olunur.

Atomun öyrənilməsi prosesində edilən digər kəşflər

Bu tədqiqatlar atomun müsbət yükünün onun nüvəsində yerləşdiyinə dair birbaşa dəlillər verdi. Bu sahə ümumi ölçüləri ilə müqayisədə çox kiçik bir yer tutur. Belə kiçik həcmdə alfa hissəciklərinin səpilməsi çox çətin olduğu ortaya çıxdı. Və atom nüvəsi bölgəsinin yaxınlığından keçən hissəciklər trayektoriyadan kəskin kənarlaşmalar yaşadılar, çünki alfa hissəciyi ilə atom nüvəsi arasında itələyici qüvvələr çox güclü idi. Ruterfordun alfa hissəciklərinin səpilməsi təcrübəsi alfa hissəciyinin birbaşa nüvəyə dəymə ehtimalını sübut etdi. Düzdür, ehtimal çox kiçik idi, amma yenə də sıfır deyil.

Bu, Ruterfordun təcrübəsinin sübut etdiyi yeganə fakt deyildi. Atomun strukturu onun həmkarları tərəfindən qısa müddət ərzində tədqiq edilmiş və bir sıra digər mühüm kəşflər etmişlər. Alfa hissəciklərinin sürətlə hərəkət edən helium nüvələri olduğu təlimi istisna olmaqla.

Alim nüvənin ümumi həcmin kiçik bir hissəsini tutduğu atomun quruluşunu təsvir edə bildi. Onun təcrübələri sübut etdi ki, atomun demək olar ki, bütün yükü onun nüvəsində cəmləşib. Bu zaman həm alfa hissəciklərinin əyilməsi, həm də onların nüvə ilə toqquşması halları baş verir.

Ruterfordun təcrübələri: atomun nüvə modeli

1911-ci ildə Rezerford çoxsaylı araşdırmalardan sonra planetar adlandırdığı atomun quruluş modelini təklif etdi. Bu modelə görə, atomun içərisində hissəciyin demək olar ki, bütün kütləsini ehtiva edən bir nüvə var. Elektronlar, planetlərin Günəş ətrafında necə hərəkət etdiyinə bənzər şəkildə nüvə ətrafında hərəkət edirlər. Onların birləşməsindən elektron buludu əmələ gəlir. Ruterfordun təcrübəsi göstərdiyi kimi atom neytral yükə malikdir.

Atomun quruluşu sonralar Niels Bor adlı bir alimin marağına səbəb oldu. Məhz o, Ruterfordun təlimini yekunlaşdırdı, çünki Bordan əvvəl atomun planetar modeli izahatda çətinliklərlə üzləşməyə başladı. Elektron nüvə ətrafında müəyyən orbitdə sürətlənmə ilə hərəkət etdiyi üçün gec-tez atomun nüvəsinə düşməlidir. Bununla belə, Niels Bor sübut edə bildi ki, atomun içərisində klassik mexanika qanunları artıq tətbiq olunmur.

Atomun quruluşunun öyrənilməsi üzrə klassik təcrübələr 1911-ci ildə Ser Ernest Ruterford tərəfindən aparılmışdır. Ruterford nazik metal folqa təbəqələri ilə alfa hissəciklərinin səpilməsini öyrənmək üçün təcrübələr aparmışdır. Atomlara təsir onları kütləvi hissəciklər şüası ilə bombalamaqla həyata keçirilirdi. Eksperimental diaqram Şəkildə göstərilmişdir. 1.

İncə qızıl folqa F (folqa qalınlığı təqribən 10 -7 m idi, onun üzərinə təxminən 400 atom yerləşdirilmişdi) sferik ekranın içərisinə yerləşdirildi E. Ekrandakı bir dəlikdən radioaktiv bir şüa tərəfindən yayılan sürətli alfa hissəciklərinin şüası. qurğuşun konteynerində olan dərman boşqab R üzərinə perpendikulyar şəkildə düşdü. Alfa hissəcikləri kütləsi 4,0015 amu-a bərabər olan tam ionlaşmış helium atomudur. və + 2e-yə bərabər yük

(e elementar elektrik yükünün qiymətidir). Alfa hissəciyinin sürəti 107 m/s, enerjisi 4,05 MeV idi. Folqa qalınlığı kiçik olduqda, alfa hissəciklərinin toqquşması demək olar ki, təkdir, yəni. hər zərrəcik yalnız bir atomla toqquşur və uçuş istiqamətini dəyişir.

Ekranın daxili divarları fosforla örtülmüşdü, alfa hissəciklərinin vurduğu yerdə parıldayan bir maddə. Bu, atomlar tərəfindən orijinal istiqamətdən müxtəlif θ bucaqlarında səpələnmiş alfa hissəciklərini M cihazı ilə qeyd etməyə imkan verdi. Alfa hissəciklərinin səpilməsi ilə bağlı təcrübələr aşağıdakı nümunələri yaratmağa imkan verdi.

1. Alfa hissəciklərinin böyük əksəriyyəti folqadan demək olar ki, sərbəst keçir: onlar əyilmir və enerji itirmir.

2. Hissəciklərin yalnız kiçik bir hissəsi (≈ 0,01%, yəni on mində biri) geri çevrildi, yəni hərəkət istiqamətini 90 dərəcədən çox bir açı ilə dəyişdi.

Ruterfordun təcrübələrinin nəticələri, atomun bütün müsbət yükünün və demək olar ki, bütün kütləsinin atomun kiçik bir bölgəsində - ölçüləri təxminən 10 -14 m olan nüvədə cəmləşdiyi fərziyyəsi əsasında izah edilə bilər.Mənfi yüklü elektronlar nüvənin ətrafında ölçüsü təxminən 10-10 m olan nəhəng (nüvə ilə müqayisədə) ərazidə hərəkət edirlər.

Bu fərziyyə əsasında dayanır atomun nüvə modeli, buna da planetar deyilir. Atomdakı elektronların sayı Mendeleyev dövri cədvəlindəki elementin atom nömrəsinə bərabərdir. Bundan əlavə, elektronları nüvə ilə birləşdirən qüvvələrin Kulon qanununa tabe olduğu göstərildi.

Bununla belə, nüvə modeli klassik elektrodinamika qanunlarına ziddir. Əslində, əgər elektron atomda istirahət edirsə, Coulomb cazibə qüvvəsinin təsiri altında nüvənin üzərinə düşməlidir. Bir elektron nüvənin orbitində fırlanırsa, elektromaqnit sahəsi yaymalıdır. Eyni zamanda radiasiya vasitəsilə enerjisini itirir, hərəkət sürəti azalır və elektron sonda nüvənin üzərinə düşməlidir. Bu halda atomların emissiya spektrləri davamlı olmalıdır və bir atomun ömrü 10 -7 s-dən çox olmamalıdır. Əslində, atomlar sabitdir və atomların emissiya spektrləri diskretdir.