Рутерфордын сарнилыг судлах туршилтууд. Альфа бөөмсийг тараах туршилт. Атомыг судлах явцад хийсэн бусад нээлтүүд

39. Альфа бөөмийн тархалтын туршилт.

Хуримтлагдсан туршилтын өгөгдөл дээр үндэслэн атомын загварыг бүтээх анхны оролдлого (1903) нь Ж.Томсоных юм. Тэрээр атомыг ойролцоогоор 10-10 м радиустай цахилгаан саармаг бөмбөрцөг систем гэж үздэг.Атомын эерэг цэнэг нь бөмбөгний бүх эзлэхүүнд жигд тархсан бөгөөд түүний дотор сөрөг цэнэгтэй электронууд байрладаг (Зураг 6.1). .1). Томсон атомын цацрагийн шугамын спектрийг тайлбарлахын тулд атом дахь электронуудын байршлыг тодорхойлж, тэнцвэрийн байрлалын эргэн тойрон дахь чичиргээний давтамжийг тооцоолохыг оролдсон. Гэсэн хэдий ч эдгээр оролдлого амжилтгүй болсон. Хэдэн жилийн дараа Английн агуу физикч Э.Рутерфордын туршилтаар Томсоны загвар буруу байсан нь батлагдсан.

Зураг 6.1.1.

Ж.Томсоны атомын загвар

Атомын дотоод бүтцийг судлах анхны шууд туршилтыг 1909-1911 онд Э.Рутерфорд болон түүний хамтран зүтгэгчид Э.Марсден, Х.Гейгер нар хийжээ. Рутерфорд радиум болон бусад зарим элементүүдийн цацраг идэвхт задралын үед үүсдэг α-бөөмүүдийг ашиглан атомын судалгааг ашиглахыг санал болгов. Альфа бөөмсийн масс нь электроны массаас ойролцоогоор 7300 дахин их, эерэг цэнэг нь энгийн цэнэгээс хоёр дахин их байна. Рутерфорд туршилтандаа 5 МэВ орчим кинетик энергитэй α-бөөмүүдийг ашигласан (ийм бөөмсийн хурд маш өндөр - ойролцоогоор 107 м/с, гэхдээ гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хэвээр байна). α хэсгүүд нь бүрэн ионжсон гелийн атомууд юм. Тэдгээрийг 1899 онд Рутерфорд цацраг идэвхит үзэгдлийг судалж байхдаа нээсэн. Рутерфорд хүнд элементийн атомуудыг (алт, мөнгө, зэс гэх мэт) эдгээр хэсгүүдээр бөмбөгдөв. Атомуудыг бүрдүүлдэг электронууд нь бага масстай тул α бөөмийн траекторийг мэдэгдэхүйц өөрчилж чадахгүй. Тархалт, өөрөөр хэлбэл α-бөөмийн хөдөлгөөний чиглэл өөрчлөгдөх нь зөвхөн атомын хүнд, эерэг цэнэгтэй хэсгээс л үүсдэг. Рутерфордын туршилтын диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 6.1.2.

Зураг 6.1.2.

α-бөөмийн сарнилт дээр хийсэн Рутерфордын туршилтын схем. K – цацраг идэвхт бодис агуулсан хар тугалганы сав, Е – цайрын сульфидээр бүрсэн дэлгэц, F – алтан ялтас, М – микроскоп)

Хар тугалганы саванд хийсэн цацраг идэвхт эх үүсвэрээс альфа тоосонцорыг нимгэн металл тугалган цаас руу чиглүүлэв. Тарсан хэсгүүд нь цайрын сульфидын талст давхаргаар бүрхэгдсэн дэлгэцэн дээр унасан бөгөөд хурдан цэнэглэгдсэн тоосонцор цохиход гэрэлтэх чадвартай. Дэлгэц дээрх гялбааг (анивчсан) микроскоп ашиглан нүдээр ажиглав. Рутерфордын туршилтын тархсан α бөөмсийн ажиглалтыг цацрагийн анхны чиглэлээс өөр өөр өнцгөөр φ хийж болно. Ихэнх α хэсгүүд нь металлын нимгэн давхаргаар бага зэрэг хазайлтгүйгээр дамждаг нь тогтоогдсон. Гэсэн хэдий ч бөөмсийн багахан хэсэг нь 30 ° -аас дээш мэдэгдэхүйц өнцгөөр хазайдаг. Маш ховор альфа тоосонцор (арван мянганы нэг орчим) 180°-тай ойролцоо өнцгөөр хазайсан байна.

Энэ үр дүн Рутерфордын хувьд ч гэнэтийн байсан. Түүний санаанууд нь Томсоны атомын загвартай эрс зөрчилдөж байсан бөгөөд үүний дагуу эерэг цэнэгийг атомын бүх эзлэхүүнд хуваарилдаг. Ийм хуваарилалтаар эерэг цэнэг нь α бөөмсийг буцааж шидэх хүчтэй цахилгаан орон үүсгэж чадахгүй. Нэг төрлийн цэнэглэгдсэн бөмбөгний цахилгаан орон нь түүний гадаргуу дээр хамгийн их байх ба бөмбөгний төвд ойртох тусам тэг болж буурдаг. Хэрэв атомын бүх эерэг цэнэг төвлөрсөн бөмбөгний радиус n дахин багассан бол α-бөөмд үйлчлэх хамгийн их түлхэх хүч Кулоны хуулийн дагуу n2 дахин нэмэгдэх болно. Иймээс n-ийн хангалттай том утгын хувьд альфа бөөмс 180° хүртэл том өнцгөөр тархаж болно. Эдгээр бодол нь Рутерфордыг атом бараг хоосон бөгөөд түүний бүх эерэг цэнэг бага хэмжээгээр төвлөрдөг гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Рутерфорд атомын энэ хэсгийг атомын цөм гэж нэрлэсэн. Атомын цөмийн загвар ингэж бий болсон юм. Цагаан будаа. 6.1.3-т Томсоны атом болон Рутерфордын атом дахь α бөөмийн тархалтыг харуулсан.

Эрнест Рутерфорд бол атомын дотоод бүтцийн тухай үндсэн сургаалыг үндэслэгчдийн нэг юм. Эрдэмтэн Англид, Шотландаас ирсэн цагаачдын гэр бүлд төрсөн. Рутерфорд түүний гэр бүлийн дөрөв дэх хүүхэд байсан бөгөөд хамгийн авъяастай нь болжээ. Тэрээр атомын бүтцийн онолд онцгой хувь нэмэр оруулж чадсан.

Атомын бүтцийн талаархи анхны санаанууд

Альфа бөөмсийг тараах тухай Рутерфордын алдартай туршилтыг хийхээс өмнө тухайн үед атомын бүтцийн талаарх зонхилох санаа нь Томпсоны загвар байсныг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ эрдэмтэн эерэг цэнэг нь атомын бүх эзэлхүүнийг жигд дүүргэсэн гэдэгт итгэлтэй байв. Сөрөг цэнэгтэй электронууд түүнтэй огтлолцсон мэт гэж Томпсон үзэж байна.

Шинжлэх ухааны хувьсгал хийх урьдчилсан нөхцөл

Сургуулиа төгсөөд Рутерфорд хамгийн авъяаслаг оюутны хувьд цаашдын боловсролд зориулж 50 фунт стерлингийн тэтгэлэг авчээ. Үүний ачаар тэрээр Шинэ Зеландад коллежид суралцах боломжтой болсон. Дараа нь залуу эрдэмтэн Кентерберийн их сургуульд шалгалт өгч, физик, химийн чиглэлээр нухацтай суралцаж эхлэв. 1891 онд Рутерфорд "Элементүүдийн хувьсал" сэдвээр анхны илтгэлээ тавьжээ. Түүхэнд анх удаа атом бол нарийн төвөгтэй бүтэц гэсэн санааг тодорхойлсон.

Тухайн үед атомыг хуваагдашгүй гэдэг Далтоны санаа шинжлэх ухааны хүрээлэлд давамгайлж байв. Рутерфордын эргэн тойронд байгаа бүх хүмүүст түүний санаа галзуу мэт санагдаж байв. Залуу эрдэмтэн "утгагүй" зүйлийнхээ төлөө хамт ажиллагсдаасаа байнга уучлалт гуйх ёстой байв. Гэвч 12 жилийн дараа Рутерфорд өөрийнхөө зөв гэдгээ баталж чадсан. Рутерфорд Английн Кавендишийн лабораторид судалгаагаа үргэлжлүүлж, агаарын иончлолын процессыг судалж эхэлсэн. Рутерфордын анхны нээлт нь альфа ба бета туяа юм.

Рутерфордын туршлага

Энэхүү нээлтийг дараах байдлаар товч тайлбарлаж болно: 1912 онд Рутерфорд туслахуудтайгаа хамт алдартай туршилтаа хийжээ - альфа бөөмсийг хар тугалганы эх үүсвэрээс ялгаруулжээ. Суурилуулсан сувгийн дагуу хар тугалгад шингэсэн хэсгүүдээс бусад бүх хэсгүүд хөдөлсөн. Тэдний нарийн урсгал нь тугалган цаасны нимгэн давхарга дээр унав. Энэ шугам нь хуудастай перпендикуляр байв. Рутерфордын альфа бөөмийн тархалтын туршилт нь тугалган цаасаар дамжин өнгөрдөг хэсгүүд нь дэлгэцэн дээр гялалзах гэж нэрлэгддэг бодис үүсгэдэг болохыг баталжээ.

Энэ дэлгэц нь альфа тоосонцор цохиход гэрэлтэж эхэлсэн тусгай бодисоор бүрсэн байв. Альфа тоосонцор агаарт тархахаас сэргийлж давхарга болон дэлгэцийн хоорондох зайг вакуумаар дүүргэсэн. Ийм төхөөрөмж нь судлаачдад 150 ° орчим өнцгөөр тархаж буй бөөмсийг ажиглах боломжийг олгосон.

Хэрэв тугалган цаасыг альфа бөөмсийн цацрагийн өмнө саад тотгор болгон ашиглаагүй бол дэлгэцэн дээр гэрэлтсэн гэрлийн тойрог үүссэн. Гэвч тэдний цацрагийн өмнө алтан ялтастай хаалт тавьсан даруйд дүр зураг эрс өөрчлөгдсөн. Энэ тойргийн гадна талд төдийгүй тугалган цаасны эсрэг талд гялалзсан гэрэл гарч ирэв. Рутерфордын альфа бөөмийн сарнилын туршилт нь ихэнх бөөмсүүд замналаар нь мэдэгдэхүйц өөрчлөлтгүйгээр тугалган цаасаар дамжин өнгөрдөг болохыг харуулсан.

Энэ тохиолдолд зарим тоосонцор нэлээд том өнцгөөр хазайж, бүр буцаж шидэгдсэн байв. Алтан тугалган цаасны давхаргаар чөлөөтэй дамждаг 10,000 ширхэг бүрээс зөвхөн нэг нь 10 ° -аас дээш өнцгөөр хазайсан - үл хамаарах зүйл бол нэг бөөмс нь ийм өнцгөөр хазайсан байв.

Альфа бөөмс хазайсан шалтгаан

Рутерфордын туршилтаар нарийвчлан судалж, нотолсон зүйл бол атомын бүтэц юм. Энэ байдал нь атом нь тасралтгүй тогтоц биш гэдгийг харуулж байна. Ихэнх хэсгүүд нэг атомын зузаантай тугалган цаасаар чөлөөтэй дамждаг. Альфа бөөмийн масс нь электроны массаас бараг 8000 дахин их байдаг тул сүүлийнх нь альфа бөөмийн замналад төдийлөн нөлөөлж чадахгүй байв. Үүнийг зөвхөн атомын цөм буюу атомын бараг бүх масс, бүх цахилгаан цэнэгийг агуулсан жижиг биет хийж болно. Тухайн үед энэ нь Английн физикчийн хувьд чухал нээлт болсон юм. Рутерфордын туршлага нь атомын дотоод бүтцийн шинжлэх ухааны хөгжлийн хамгийн чухал алхамуудын нэг гэж тооцогддог.

Атомыг судлах явцад хийсэн бусад нээлтүүд

Эдгээр судалгаанууд нь атомын эерэг цэнэг нь түүний цөм дотор оршдог гэдгийг шууд нотолж өгсөн. Энэ талбай нь ерөнхий хэмжээсүүдтэйгээ харьцуулахад маш бага зай эзэлдэг. Ийм бага хэмжээгээр альфа тоосонцор тархах магадлал тун бага байв. Альфа бөөмс ба атомын цөм хоёрын хоорондох түлхэх хүч маш хүчтэй байсан тул атомын цөмийн бүсийн ойролцоо өнгөрч байсан тэдгээр бөөмс нь замаасаа огцом хазайсан. Рутерфордын альфа бөөмсийг тараах туршилт нь альфа бөөмс цөмд шууд тусах магадлалыг баталсан. Үнэн, магадлал маш бага байсан ч тэг биш хэвээр байна.

Энэ нь Рутерфордын туршлага нотолсон цорын ганц баримт биш юм. Атомын бүтцийг түүний хамтран ажиллагсад товчхон судалж, өөр хэд хэдэн чухал нээлт хийсэн. Альфа тоосонцор нь гелийн цөм хурдан хөдөлдөг гэсэн сургаалийг эс тооцвол.

Эрдэмтэд цөм нь нийт эзэлхүүний багахан хэсгийг эзэлдэг атомын бүтцийг дүрсэлж чадсан. Түүний туршилтууд нь атомын бараг бүх цэнэг цөмд нь төвлөрдөг болохыг баталсан. Энэ тохиолдолд альфа хэсгүүдийн хазайлт, тэдгээрийн цөмтэй мөргөлдөх тохиолдол хоёулаа тохиолддог.

Рутерфордын туршилтууд: атомын цөмийн загвар

1911 онд Рутерфорд олон тооны судалгаа хийснийхээ дараа түүнийг гариг гэж нэрлэсэн. Энэ загварын дагуу атомын дотор бөөмийн бараг бүх массыг агуулсан цөм байдаг. Цөмийг тойрон электронууд гаригууд нарыг тойрон хөдөлдөгтэй ижил төстэй байдлаар хөдөлдөг. Тэдгээрийн нэгдлээс электрон үүл гэж нэрлэгддэг үүл үүсдэг. Резерфордын туршилтаар атом нь саармаг цэнэгтэй байдаг.

Атомын бүтэц хожим нь Нильс Бор хэмээх эрдэмтний сонирхлыг татсан. Бороос өмнө атомын гаригийн загвар нь тайлбарлахад бэрхшээлтэй тулгардаг байсан тул тэрээр Рутерфордын сургаалийг эцэслэн гаргасан хүн юм. Электрон цөмийг тойрон тодорхой тойрог замд хурдатгалтайгаар хөдөлдөг тул эрт орой хэзээ нэгэн цагт атомын цөмд унах ёстой. Гэсэн хэдий ч Нильс Бор атомын дотор сонгодог механикийн хуулиуд үйлчлэхээ больсон гэдгийг баталж чадсан.

Рутерфордын Альфа бөөмсийг тараах туршилт

Атомын бүтцийн талаарх орчин үеийн санаа бодлын үндэс нь бөөмсийн тархалтын талаархи Рутерфордын туршилтууд байв. - бөөмс нь цацраг идэвхт задралын явцад үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн цэнэг эерэг бөгөөд электроны цэнэгээс хоёр дахин их байдаг. Бөөмийн кинетик энерги болон хурд өндөр байна:

Рутерфордын туршилтаар цоорхойноос ялгарах цацраг идэвхт бодис P-ээс ялгарах нарийн ширхэгт бөөмс (Зураг 39) маш нимгэн металл тугалган цаасан дээр унасан F. Тугалган цаасны атомууд дээр бөөмсийн тархалт үүссэн. Цайрын сульфидээр хийсэн Е дэлгэцийг тугалган цаасны эргэн тойронд байрлуулсан. Энэ дэлгэцэнд бөөмс тусах үед гэрлийн гялбаа - гялалзах (ийм учраас ийм дэлгэцийг синтилляцийн дэлгэц гэж нэрлэдэг) анивчсан бөгөөд үүнийг M телескоп ашиглан тэмдэглэв. Дэлгэц ба дурангийн байрлалыг ямар ч өнцгөөр тохируулах боломжтой. цацрагийн тархалтын чиглэл - бөөмс. Ийнхүү янз бүрийн өнцгөөр тархаж буй бөөмсийн тоог тоолох боломжтой болсон.

Цагаан будаа. 39. Рутерфордын туршилт

Бөөмс нь тугалган цаасаар дамжин өнгөрч, эсвэл бүрмөсөн тусах боломжтой болох нь тогтоогдсон. Олонхи
- бөөмс шулуун замаас 1-2 градусаас ихгүй өнцгөөр хазайдаг. Гэхдээ бөөмсийн багахан хэсэг нь илүү том өнцгөөр хазайсан тул 20,000 ширхэгийн нэг нь буцаж ирдэг ().

Туршилтын үр дүнд үндэслэн 1911 онд Рутерфорд атомын цөмийн (гаргагийн) загварыг санал болгов. Рутерфордын хэлснээр атомын төвд эерэг цэнэгтэй (+Ze) цөм (цөмийн радиус) байдаг. ~ 10 -13 см), эргэн тойронд байрладаг Z электронууд. Цөмийн масс нь электронуудын массаас хамаагүй их байна.

Атомын цөмийн загвар нь Рутерфордын туршилтаар ажиглагдсан шулуун шугаман траектороос бөөмсийн хазайлтыг тайлбарлах боломжийг олгосон: эерэг цэнэгтэй бөөмс ба эерэг цэнэгтэй цөмийн хооронд Кулоны түлхэлтийн хүч үүсдэг. .

Рутерфордын санал болгосон атомын цөмийн загварыг туршилтаар баталгаажуулснаар энэ загварын сонгодог механик ба электродинамикийн хуулиудын зөрчилдөөнийг шийдэж чадаагүй юм.

Зөрчилдөөн 1: Тогтворгүй цахилгаан цэнэгийн систем тогтворгүй тул электронууд нь статик биш, харин цөмийн эргэн тойронд хөдөлдөг гэж Рутерфорд санал болгосон; Энэ нь тэд төв рүү чиглэсэн хурдатгалтай гэсэн үг юм. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн сонгодог физикийн үзэл баримтлалын дагуу электрон нь аливаа хурдасгасан хөдөлж буй цэнэгийн нэгэн адил цахилгаан соронзон долгионыг тасралтгүй гаргах ёстой. Үүний зэрэгцээ, хэвийн төлөвт атомууд ялгардаггүй.

Зөрчилдөөн 2: цахилгаан соронзон долгион ялгаруулах явцад энерги алдаж, электрон эцэст нь цөм рүү унах ёстой (унаалтын тооцоолсон хугацаа ~ 10-8 секунд). Иймээс Рутерфордын загвараар атом нь тогтворгүй систем бөгөөд бодит байдалтай зөрчилддөг.

Зөрчил 3: Рутерфордын хэлснээр цөмийг тойрон хөдөлж буй электронууд нь Кулоны хүчээр баригддаг.

цөмийн цэнэг хаана байна, м - электрон масс, - түүний хурд; r - тойрог замын радиус. Радиусаас хойш r ямар ч хязгаарлалт тавьдаггүй, электроны хурд, тиймээс түүний кинетик энерги нь юу ч байж болно.

Энэ нь атомын цацрагийн спектр тасралтгүй байх ёстой гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч бодит атомын цацрагийн спектрүүд нь бие даасан шугамуудаас бүрддэг (энэ нь хэд хэдэн шугамд нийлдэг).

Тэдгээр. атомын цөмийн загвар нь атомын тогтвортой байдал эсвэл атомын спектрийн мөн чанарыг тайлбарлаж чадаагүй.. Нөхцөл байдлаас гарах арга замыг 1913 онд Бор олсон бөгөөд тэрээр атомын шинэ загварыг санал болгож, сонгодог үзэл санаатай зөрчилдсөн таамаглалуудыг нэвтрүүлсэн. Тэрээр онолоо хоёр постулат дээр үндэслэсэн.

Атомын бүтэцнарийн төвөгтэй юм. Үүнийг электрон, рентген туяа, цацраг идэвхит бодис зэрэг үзэгдлийн нээлтүүд баталж байна. Онолын судалгаа, олон тооны туршилтын үр дүнд А атомын бүтцийн онол. Английн физикч Эрнест атомын бүтцийн онолыг бий болгоход онцгой чухал хувь нэмэр оруулсан. Рутерфорд(1871 - 1937), алт, цагаан алтны нимгэн металл хавтангаар альфа тоосонцор дамжин өнгөрөх туршилтыг хийсэн.

Рутерфорд 1906 онд уран эсвэл радийн цөмөөс ялгардаг 4.05 МэВ энергитэй альфа бөөмс бүхий хүнд элементийн атомуудыг шинжлэхийг санал болгов. Тиймээс матер дахь альфа бөөмсийн тархалтыг (хөдөлгөөний чиглэлийн өөрчлөлт) судлахыг санал болгов.

Альфа бөөмийн масс нь электроны массаас 8000 дахин их байдаг. Эерэг цэнэг нь электрон 2e цэнэгээс хоёр дахин их хэмжээтэй тэнцүү байна. Альфа бөөмийн хурд нь гэрлийн хурдны 1/15 буюу 2 * 10 7 м/с байна. Альфа бөөмснь бүрэн ионжсон гелийн атом юм.

Рутерфордын туршилтын хялбаршуулсан диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1.1. Нарийн сувагтай 3-р суваг бүхий хар тугалгатай цилиндр 2-ын дотор байрлуулсан цацраг идэвхт эх үүсвэрээс альфа бөөмс ялгарсан.Сувгаас гарсан альфа бөөмсийн нарийхан цацраг тугалган цаасны гадаргуутай перпендикуляр судлагдсан материалаар хийсэн тугалган цаас 4 дээр унасан. Хар тугалганы цилиндрээс альфа тоосонцор зөвхөн сувгаар дамжиж, үлдсэн хэсэг нь хар тугалгад шингэсэн байна. Тугалган цаасаар дамжин тархсан альфа тоосонцор нь гэрэлтдэг бодис (цайрын сульфат) -аар бүрсэн тунгалаг дэлгэц 5 дээр унав. Энэ бодис нь альфа бөөмийг цохиход гэрэлтэх чадвартай байв. Бөөм бүр дэлгэцтэй мөргөлдөхөд гэрлийн гялбаа дагалдав. Үүнийг флэш гэж нэрлэдэг гялалзах(Латин сцинтилляциас - гялалзсан, богино хугацааны гэрлийн гялбаа). Дэлгэцийн ард микроскоп байсан 6. Альфа тоосонцорыг агаарт нэмж тараахаас сэргийлэхийн тулд төхөөрөмжийг бүхэлд нь хангалттай вакуумтай саванд хийсэн.

Цагаан будаа. 1.1. Рутерфордын туршилтуудын хялбаршуулсан схем.

Тугалган цаас байхгүй үед альфа бөөмсийн нимгэн цацрагаас үүссэн гялалзахаас бүрдсэн тод тойрог дэлгэцэн дээр гарч ирэв. Гэхдээ альфа бөөмсийн замд ойролцоогоор 0.1 мкм (микрон) зузаантай нимгэн алтан тугалган цаасыг байрлуулахад дэлгэцэн дээр ажиглагдсан зураг ихээхэн өөрчлөгдсөн: бие даасан анивчих нь өмнөх тойргийн гадна гарч ирсэн төдийгүй тэдгээр нь бүр байж болно. алтны тугалган цаасны эсрэг талаас ажиглагдсан.

Дэлгэцийн өөр өөр газар нэгж хугацаанд ногдох гялбааны тоог тоолох замаар орон зайд тархсан альфа бөөмсийн тархалтыг тогтоох боломжтой. Альфа бөөмсийн тоо тархалтын өнцөг ихсэх тусам хурдан буурдаг.

Дэлгэц дээр ажиглагдсан зураг нь альфа тоосонцоруудын дийлэнх нь хөдөлгөөний чиглэлд мэдэгдэхүйц өөрчлөлтгүйгээр алтны цаасаар дамжин өнгөрдөг гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Гэсэн хэдий ч зарим бөөмс нь альфа бөөмсийн анхны чиглэлээс том өнцгөөр хазайж (ойролцоогоор 135 o ... 150 o) бүр буцаж шидэгдсэн байна. Альфа тоосонцор тугалган цаасаар дамжин өнгөрөхөд 10,000 унасан тоосонцор тутамд зөвхөн нэг нь хөдөлгөөний анхны чиглэлээс 10°-аас дээш өнцгөөр хазайдаг болохыг судалгаагаар тогтоожээ. Зөвхөн ховор тохиолдлын хувьд альфа бөөмсийн аль нэг нь анхны чиглэлээсээ хазайдаг.

Олон тооны альфа тоосонцор хөдөлгөөний чиглэлээсээ хазайлгүй тугалган цаасаар дамжсан нь атом нь хатуу биет биш гэдгийг харуулж байна. Альфа бөөмийн масс нь электроны массаас бараг 8000 дахин их байдаг тул тугалган цаасны атомуудын нэг хэсэг болох электронууд альфа бөөмсийн замналыг мэдэгдэхүйц өөрчилж чадахгүй. Альфа бөөмсийн тархалт нь атомын эерэг цэнэгтэй бөөмс болох атомын цөмөөс үүдэлтэй байж болно.

Атомын цөм- энэ бол атомын бараг бүх масс, бараг бүх эерэг цэнэг төвлөрсөн жижиг бие юм.

Альфа бөөмс цөмд ойртох тусам цахилгаан харилцан үйлчлэлийн хүч ихсэж, бөөмийн хазайсан өнцөг их байх болно. Цөмөөс бага зайд эерэг цэнэгтэй альфа бөөмс нь цөмөөс ихээхэн түлхэх F хүчийг мэдэрдэг бөгөөд энэ нь Кулоны хуулиар тодорхойлогддог.

энд r нь цөмөөс альфа бөөмс хүртэлх зай; ε 0 – SI нэгж дэх цахилгаан тогтмол; p - цөм дэх протоны тоо; e = 1.6*10-19 C – энгийн цахилгаан цэнэгийн үнэмлэхүй утга (электрон цэнэг); 2e – альфа бөөмийн цэнэг

Зураг 1.2-т цөмөөс янз бүрийн зайд нисч буй альфа бөөмсийн траекторийг харуулав.

Рутерфорд тодорхой өнцгөөр тархсан альфа бөөмсийн тоог атомын цөм дэх альфа бөөмс ба протон p-ийн энергитэй холбосон томьёог нэвтрүүлж чадсан. Томъёоны туршилтын баталгаажуулалт нь түүний үнэн зөвийг баталж, цөм дэх протоны тоо нь атомын доторх электронуудын тоо Z-тэй тэнцүү бөгөөд химийн элементийн атомын дугаараар тодорхойлогддог болохыг харуулсан. Д.И.Менделеевийн үечилсэн системийн элемент):

p = Z

Цагаан будаа. 1.2. Альфа бөөмийн траекторууд.

Янз бүрийн өнцгөөр тархсан альфа бөөмсийн тоог тоолсноор Рутерфорд цөмийн шугаман хэмжээсийг тооцоолж чадсан. Эерэг цөм альфа бөөмийг буцааж шидэхийн тулд атомын цөмийн хил дээрх электростатик (кулон) түлхэлтийн потенциал энерги нь альфа бөөмийн кинетик энергитэй тэнцүү байх ёстой.

Цөм нь диаметртэй болох нь тогтоогдсон.

D i = 10 -13 ...10 -12 см = 10 -15 ...10 -14 м

Атомын шугаман диаметр:

D a = 10 -8 см = 10 -10 м

Атомын гаригийн загвар

Олон тооны туршилтуудад дүн шинжилгээ хийсний дараа Рутерфорд 1911 онд санал болгов гаригийн атомын загвар(атомын цөмийн загвар).

Энэ загварын дагуу атомын төв хэсэгт атомын бараг бүх масс төвлөрсөн эерэг цэнэгтэй цөм байдаг. Сөрөг цэнэгтэй электронууд цөмийн эргэн тойронд эргэлддэг. Нарыг тойрон эргэдэг гаригуудтай адил электронууд цөмийг тойрон харьцангуй хол зайд хөдөлдөг. Эдгээр электронуудын цуглуулгаас үүсдэг электрон бүрхүүлэсвэл электрон үүл.

Атом бүхэлдээ төвийг сахисан тул электронуудын нийт сөрөг цэнэгийн үнэмлэхүй утга нь цөмийн эерэг цэнэгтэй тэнцүү байна: цөм дэх протоны Z*e тоо нь цөмийн электронуудын тоотой тэнцүү байна. электрон үүл бөгөөд үечилсэн систем дэх өгөгдсөн химийн элементийн атомын серийн дугаар (атомын дугаар) Z-тэй давхцаж байна D. I. Менделеев.

Жишээлбэл, устөрөгчийн атом нь Z = 1 атомын дугаартай тул устөрөгчийн атом нь электрон цэнэгийн үнэмлэхүй утгатай тэнцүү цэнэгтэй эерэг цөмөөс бүрдэнэ. Нэг электрон цөмийг тойрон эргэдэг. Устөрөгчийн атомын цөмийг протон гэж нэрлэдэг. Литийн атом нь Z = 3 атомын дугаартай тул литийн атомын цөмийг тойрон 3 электрон эргэлддэг.

Атомын бүтцийн талаархи анхны санаанууд

Шинжлэх ухааны хувьсгал хийх урьдчилсан нөхцөл

Рутерфордын туршлага

Энэ дэлгэц нь альфа тоосонцор цохиход гэрэлтэж эхэлсэн тусгай бодисоор бүрсэн байв. Альфа тоосонцор агаарт тархахаас сэргийлж алтан тугалган давхарга болон дэлгэцийн хоорондох зайг вакуумаар дүүргэсэн. Ийм төхөөрөмж нь судлаачдад 150 ° орчим өнцгөөр тархаж буй бөөмсийг ажиглах боломжийг олгосон.

Альфа бөөмс хазайсан шалтгаан

Атомыг судлах явцад хийсэн бусад нээлтүүд

Рутерфордын туршилтууд: атомын цөмийн загвар

1911 онд Рутерфорд олон тооны судалгаа хийснийхээ дараа атомын бүтцийн загварыг санал болгож, түүнийг гариг гэж нэрлэсэн. Энэ загварын дагуу атомын дотор бөөмийн бараг бүх массыг агуулсан цөм байдаг. Цөмийг тойрон электронууд гаригууд нарыг тойрон хөдөлдөгтэй ижил төстэй байдлаар хөдөлдөг. Тэдгээрийн нэгдлээс электрон үүл гэж нэрлэгддэг үүл үүсдэг. Резерфордын туршилтаар атом нь саармаг цэнэгтэй байдаг.