Рутерфордын сарнилыг судлах туршилтууд. Резерфордын α-бөөмийн тархалтын туршилтууд. Атомыг судлах явцад хийсэн бусад нээлтүүд

11-р ангийн физикийн хичээл

Сэдэв:

"Рутерфордын Альфа бөөмсийг тараах туршилт"

Хичээлийн зорилго, зорилтууд:

Боловсролын:

Рутерфордын туршилтын механизмыг тайлбарла

Боловсролын:

сурагчдын танин мэдэхүйн бие даасан байдлыг хөгжүүлэх;

ёс суртахууны болон гоо зүйн боловсролд хувь нэмэр оруулах.

Боловсролын:

Гол, чухал зүйлийг тодруулах, судалж буй баримтуудыг харьцуулах, бодлоо логикоор илэрхийлэх чадварыг хөгжүүлэх.

Хичээлийн үеэр:

I.Org. мөч.

Ширээнийхээ дэргэд шууд зогсоод биеэ цэвэрлэ. Багшдаа сайн уу гэж хэлээрэй. Дараа нь суудалдаа чимээгүйхэн суугаад ангидаа эмх цэгцтэй бай.

Хичээлийн сэдэв, зорилгыг тодорхойлох.

II. Давталт

Шугамын спектрүүд

1. Атом гэдэг үг ямар утгатай вэ?

2.Химийн элементүүдийн шинж чанаруудын үе үе давтагдах хуулийг аль эрдэмтэн нээсэн бэ?

3. Атом хуваагдашгүй мөн үү?

4.Ховоржуулсан хийг өндөр температурт халаахад юу болох вэ?

5.Харанхуй зайгаар тусгаарлагдсан олон өнгийн зураасыг юу гэж нэрлэдэг вэ?

6. Хий болгонд юу байдаг вэ?

7. Аль хий хамгийн энгийн спектртэй вэ?

8.Ямар хийн спектр 4 шугамаас бүрдэх вэ?

9.Үзэгдэх бүсийн спектрийн шугамын томъёог ямар эрдэмтэн сонгосон бэ?

10. Үзэгдэх, хэт ягаан туяа, хэт улаан туяаны мужуудын томьёог нэг ерөнхий томьёо болгон нэгтгэх боломжийг хэний онол хийсэн бэ?

Физминуткавидеоны дагуу.

III. Шинэ материал

§ 7.2. Рутерфордын альфа бөөмийн тархалтын туршилт.

Альфа тоосонцор алтан тугалган цаасаар дамжин өнгөрч буй тархалтыг судалснаар,ЭрнестРутерфорд атомын бүх эерэг цэнэг нь тэдний төвд маш том, нягт цөмд төвлөрдөг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Мөн сөрөг цэнэгтэй бөөмс (электронууд) энэ цөмийг тойрон эргэлддэг.

Энэ загвар нь тухайн үед өргөн тархсан атомын Томсоны загвараас үндсээрээ ялгаатай байв.

Жозеф ЖонТомсон атомын загварыг пудинг (бялуу) хэлбэрээр санал болгосон бөгөөд эерэг цэнэг нь атомын бүх эзэлхүүнийг жигд дүүргэж, электронууд нь хоорондоо огтлолцсон байв.

Хэсэг хугацааны дараа Рутерфордын загварыг атомын гаригийн загвар гэж нэрлэдэг (энэ нь Нарны аймагтай үнэхээр төстэй: хүнд цөм нь Нар, түүнийг тойрон эргэдэг электронууд нь гаригууд юм).

1912 онд Э.Рутерфорд болон түүний хамтрагчид альфа бөөмсийг матерт тараах туршилт хийжээ.

Рутерфордын туршилтын 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 альфа бөөмсийн анхны чиглэлээс том өнцгөөр хазайсан (ойролцоогоор 135). o...150 o ) бүр буцааж хаясан. Альфа тоосонцор тугалган цаасаар дамжин өнгөрөхөд 10,000 бөөмс тутамд зөвхөн нэг нь 10-аас дээш өнцгөөр хазайдаг болохыг судалгаагаар тогтоожээ.О хөдөлгөөний анхны чиглэлээс. 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 атомуудад орсон электронууд альфа бөөмсийг мэдэгдэхүйц өөрчилж чадахгүй. Альфа бөөмсийн тархалт нь атомын эерэг цэнэгтэй бөөмс болох атомын цөмөөс үүдэлтэй байж болно.

IV.Арматур

Жишээнүүдийг авч үзэх.
В. Тусгал

Өнөөдрийн хичээл танд таалагдсан уу?.. Юу санаж байна вэ?..

VI. D/Z §7.1-ийг давтаж, §7.2-ыг сур

Атом нь авсаархан, их хэмжээний эерэг цэнэгтэй цөм ба түүний эргэн тойронд сөрөг цэнэгтэй гэрлийн электронуудаас бүрдэнэ.

Эрнест Рутерфорд бол гол нээлтээ хийчихсэн гэдэг утгаараа өвөрмөц эрдэмтэн юм дарааНобелийн шагнал хүртэж байна. 1911 онд тэрээр туршилтаа амжилттай хийж, эрдэмтэд атомын гүнийг судалж, түүний бүтцийг олж мэдэх боломжийг олгосон төдийгүй нигүүлсэл, дизайны гүний загвар болсон юм.

Цацраг идэвхт цацрагийн байгалийн эх үүсвэрийг ашиглан Рутерфорд бөөмийн чиглэлтэй, төвлөрсөн урсгалыг үүсгэдэг их буу бүтээжээ. Буу нь нарийн нүхтэй хар тугалгатай хайрцаг байсан бөгөөд дотор нь цацраг идэвхт бодис байрлуулсан байв. Үүний улмаас цацраг идэвхт бодисоос нэгээс бусад бүх чиглэлд ялгардаг бөөмс (энэ тохиолдолд альфа бөөмс, хоёр протон, хоёр нейтроноос бүрдэх) тугалган дэлгэцэнд шингэж, зөвхөн альфа бөөмсийн чиглүүлсэн туяа завсараар ялгарсан. . Цаашид цацрагийн зам дагуу нарийн ангархай бүхий хэд хэдэн хар тугалгатай дэлгэцүүд байсан бөгөөд тэдгээр нь тодорхой чиглэлээс хазайсан хэсгүүдийг таслав. Үүний үр дүнд төгс төвлөрсөн альфа бөөмсийн туяа зорилтот тал руу нисч, бай нь өөрөө нимгэн алтан ялтас байв. Альфа туяа түүнд туссан. Тугалган цаасны атомуудтай мөргөлдсөний дараа альфа тоосонцор замаа үргэлжлүүлж, байны ард суурилуулсан гэрэлтэгч дэлгэцийг мөргөж, альфа бөөмсийг онох үед анивчсан дэлгэцийг тэмдэглэв. Тэдгээрээс туршилт хийгч тугалган цаасны атомуудтай мөргөлдсөний үр дүнд альфа бөөмсүүд шулуун шугамын хөдөлгөөний чиглэлээс ямар хэмжээтэй, хэр их хазайж байгааг шүүж чадна.

Энэ төрлийн туршилтыг өмнө нь хийж байсан. Тэдний гол санаа нь бөөмсийн хазайлтын өнцгөөс хангалттай мэдээлэл хуримтлуулж, атомын бүтцийн талаар тодорхой зүйлийг хэлэх явдал байв. Хорьдугаар зууны эхээр атом нь сөрөг цэнэгтэй электрон агуулдаг гэдгийг эрдэмтэд аль хэдийн мэддэг байсан. Гэсэн хэдий ч атом нь сөрөг цэнэгтэй үзэмний электроноор дүүрсэн эерэг цэнэгтэй нарийн тор шиг зүйл буюу "үзэмний торны загвар" гэж нэрлэгддэг загвар зонхилж байв. Ийм туршилтын үр дүнд үндэслэн эрдэмтэд атомын зарим шинж чанарыг, ялангуяа тэдгээрийн геометрийн хэмжээсийн дарааллыг тооцоолох боломжтой болсон.

Гэхдээ түүний өмнөх хэн нь ч альфа бөөмс маш том өнцгөөр хазайсан эсэхийг туршилтаар туршиж үзээгүй гэж Рутерфорд тэмдэглэв. Үзэмний торны загвар нь атомд маш нягт, хүнд бүтцийн элементүүд байхыг зөвшөөрөөгүй бөгөөд тэдгээр нь хурдан альфа тоосонцорыг чухал өнцгөөр хазайлгах чадвартай байсан тул хэн ч энэ боломжийг туршиж үзээгүй. Рутерфорд шавь нарынхаа нэгээс уг суурилуулалтыг том хазайлтын өнцгөөр альфа бөөмсийн тархалтыг ажиглах боломжтой байхаар дахин тоноглохыг хүсчээ - зүгээр л ухамсраа цэвэрлэж, энэ боломжийг бүрэн үгүйсгэхийн тулд. Илрүүлэгч нь натрийн сульфидээр бүрсэн дэлгэц байсан бөгөөд альфа тоосонцор цохиход флюресцент туяа үүсгэдэг материал юм. Зарим тоосонцор 180 ° өнцгөөр хазайсан нь зөвхөн туршилтыг шууд гүйцэтгэсэн оюутан төдийгүй Рутерфордын өөрөө ч гайхширсаныг төсөөлөөд үз дээ!

Атомын тогтсон загварын хүрээнд үр дүнг тайлбарлах боломжгүй: үзэмний сүлжээнд хүчирхэг, хурдан бөгөөд хүнд альфа бөөмсийг тусгах юу ч байхгүй. Рутерфорд атом дахь массын ихэнх хэсэг нь атомын төвд байрладаг гайхалтай нягт бодист төвлөрдөг гэж дүгнэхэд хүрчээ. Мөн атомын үлдсэн хэсэг нь урьд өмнө бодож байснаас бага нягтралтай олон тооны дараалалтай болсон. Энэ нь бас тархсан альфа тоосонцоруудын үйлдлээс үзэхэд атомын эдгээр хэт нягт төвүүдэд байдаг нь үүнийг Рутерфорд гэж нэрлэсэн. цөм, атомын эерэг цахилгаан цэнэг бүхэлдээ төвлөрсөн байдаг, учир нь зөвхөн цахилгаан түлхэлтийн хүч нь бөөмсийг 90 ° -аас их өнцөгт тараахад хүргэдэг.

Олон жилийн дараа Рутерфорд нээлтийнхээ талаар энэ зүйрлэлийг ашиглах дуртай байв. Өмнөд Африкийн нэгэн улсын гаалийн ажилтнууд босогчдод зориулж их хэмжээний зэвсгийг хууль бусаар хил нэвтрүүлэх гэж байгааг анхааруулж, зэвсгийг боодолтой хөвөннд нуухыг анхааруулжээ. Одоо гаалийн ажилтан буулгасны дараа хөвөн дүүрэн бүхэл бүтэн агуулахтай тулгарна. Тэр ямар боодолд винтов буу байгааг яаж тодорхойлох вэ? Гаалийн байцаагч асуудлыг энгийнээр шийдсэн: тэр боодол руу буудаж эхэлсэн бөгөөд хэрэв сум нь ямар ч боодолоос урсаж байвал тэр энэ тэмдэг дээр үндэслэн хууль бусаар хил давуулсан зэвсэгтэй боодолуудыг тодорхойлжээ. Тиймээс Рутерфорд альфа тоосонцор алтан тугалган цааснаас хэрхэн урсаж байгааг хараад атомын дотор төсөөлж байснаас хамаагүй нягт бүтэц нуугдаж байгааг ойлгов.

Резерфордын туршилтын үр дүнд үндэслэн зурсан атомын зургийг өнөөдөр бид сайн мэддэг. Атом нь эерэг цэнэг агуулсан хэт нягт, нягт цөм ба эргэн тойронд сөрөг цэнэгтэй гэрлийн электронуудаас бүрддэг. Хожим нь эрдэмтэд энэ зургийн найдвартай онолын үндэслэлийг гаргаж өгсөн ( см.Бор атом), гэхдээ энэ бүхэн цацраг идэвхт материалын жижиг дээж, алтан тугалган цаастай энгийн туршилтаар эхэлсэн.

Мөн үзнэ үү:

Эрнест Рутерфорд, Нелсоны анхны барон Рутерфорд, 1871-1937

Шинэ Зеландын физикч. Нелсон хотод гар урлалын тариачны хүү болон төрсөн. Английн Кембрижийн их сургуульд тэтгэлэгт хамрагдсан. Сургуулиа төгсөөд Канадын МакГиллийн их сургуульд томилогдон Фредерик Содди (1877-1966)-тай хамтран цацраг идэвхт бодисын үзэгдлийн үндсэн хуулиудыг тогтоож, 1908 онд химийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртжээ. Удалгүй эрдэмтэн Манчестерийн их сургуульд нүүж, түүний удирдлаган дор Ханс Гейгер (1882-1945) өөрийн алдарт Гейгер тоолуураа зохион бүтээж, атомын бүтцийг судалж, 1911 онд атомын цөм байдгийг илрүүлжээ. Дэлхийн 1-р дайны үед тэрээр дайсны шумбагч онгоцыг илрүүлэх сонар (акустик радар) бүтээх ажилд оролцож байжээ. 1919 онд тэрээр физикийн профессор, Кембрижийн их сургуулийн Кавендишийн лабораторийн эрхлэгчээр томилогдсон бөгөөд тэр жилдээ өндөр энергитэй хүнд бөөмсөөр бөмбөгдсөний үр дүнд цөмийн задралыг илрүүлжээ. Рутерфорд амьдралынхаа эцэс хүртэл энэ албан тушаалд үлдсэн бөгөөд үүний зэрэгцээ Хатан хааны шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн ерөнхийлөгчөөр олон жил ажилласан. Түүнийг Вестминстерийн сүмд Ньютон, Дарвин, Фарадей нарын дэргэд оршуулжээ.

Эрнест Рутерфорд (1871-1937).

Английн физикч, цөмийн физикийг үндэслэгч, Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэг (1903, 1925-1930 онд ерөнхийлөгч) болон дэлхийн ихэнх академийн гишүүн. Brightwater (Шинэ Зеланд) хотод төрсөн. 1899 онд 1900 онд альфа ба бета туяаг нээсэн - радийн задралын бүтээгдэхүүн (цахилгаан) ба хагас задралын тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн. 1902 - 1903 онд Ф.Соддитэй хамт. цацраг идэвхт задралын онолыг боловсруулж, цацраг идэвхт хувирлын хуулийг бий болгосон. 1903 онд Альфа туяа нь эерэг цэнэгтэй бөөмсөөс бүрддэг болохыг нотолсон (Химийн салбарын Нобелийн шагнал, 1908).

1908 онд Г.Гейгертэй хамтран бие даасан цэнэгтэй тоосонцорыг бүртгэх төхөөрөмж (Гейгерийн тоолуур) зохион бүтээжээ. 1911 онд суурилуулсан Альфа бөөмсийг янз бүрийн элементийн атомуудаар тараах хууль (Рутерфордын томъёо), энэ нь 1911 онд атомын шинэ загвар болох гаригийн (Рутерфордын загвар) бий болгох боломжийг олгосон.

Тэрээр атомын цөмийг зохиомлоор хувиргах санааг дэвшүүлсэн (1914). 1919 онд анхны хиймэл цөмийн урвалыг хийж, азотыг хүчилтөрөгч болгон хувиргаж, улмаар хамтарсан цөмийн физикийн үндэс суурийг тавьж, протоныг нээсэн. 1920 онд нейтрон ба дейтерон оршин тогтнохыг урьдчилан таамагласан. М.Олифанттай хамт 1933 онд туршилтаар нотолсон. Цөмийн урвал дахь масс ба энергийн хамаарлын хуулийн хүчин төгөлдөр байдал. 1934 онд трити үүсэхтэй хамт дейтероны нэгдэх урвалыг явуулсан.

Атомын бүтцийг судлах анхны туршилтыг 1911 онд Эрнест Рутерфорд хийсэн. Энэ нь хүнд элементүүдийн байгалийн цацраг идэвхт задралын үр дүнд хүнд элементүүд ялгардаг цацраг идэвхт үзэгдлийн нээлтийн ачаар боломжтой болсон. - бөөмс. Эдгээр бөөмс нь хоёр электроны цэнэгтэй тэнцэх эерэг цэнэгтэй болох нь тогтоогдсон бөгөөд тэдгээрийн масс нь устөрөгчийн атомын массаас ойролцоогоор 4 дахин их, өөрөөр хэлбэл. Эдгээр нь гелийн атомын ионууд юм (). Бөөмүүдийн энерги нь ураны хувьд эВ-ээс торийн хувьд эВ хүртэл хэлбэлздэг. Бөөмийн хурд нь м/с байдаг тул тэдгээрийг нимгэн металл тугалган цаасыг "буудахад" ашиглаж болно. Бөөмийн тархалтын талаарх мэдээллийг Зураг дээр үзүүлэв. 1.

Судалгаанаас үзэхэд цөөн тооны хэсгүүд хөдөлгөөний анхны чиглэлээс ихээхэн хазайсан байна. Зарим тохиолдолд тархалтын өнцөг нь 180 градус хүрч байв. Олж авсан мэдээлэлд үндэслэн Э.Рутерфорд үндэслэл болсон дүгнэлтийг хийсэн атомын гаригийн загвар:

Атомын бараг бүх масс, түүний бүх эерэг цэнэг нь төвлөрсөн цөм байдаг бөгөөд цөмийн хэмжээсүүд нь атомын хэмжээнээс хамаагүй бага байдаг;

Атомыг бүрдүүлдэг электронууд цөмийг тойрон тойрог тойрог замд хөдөлдөг.

Эдгээр хоёр үндэслэлд үндэслэн, туссан бөөмс ба эерэг цэнэгтэй цөмийн хоорондын харилцан үйлчлэл нь Кулоны хүчээр тодорхойлогддог гэж үзсэний үндсэн дээр Рутерфорд атомын цөмүүд ()м, өөрөөр хэлбэл хэмжээстэй болохыг тогтоожээ. тэдгээр нь атомын хэмжээнээс () дахин бага.

Рутерфордын санал болгосон атомын загвар нь нарны аймагтай төстэй, өөрөөр хэлбэл. атомын төвд цөм ("Нар") байдаг бөгөөд электронууд - "гаргууд" нь түүний эргэн тойронд тойрог замд хөдөлдөг. Ийм учраас Рутерфордын загварыг нэрлэсэн гаригийн атомын загвар.

Энэхүү загвар нь атомын бүтцийн талаарх орчин үеийн ойлголтод нэг алхам болсон юм. Үндсэн ойлголт атомын цөм, аль нь атомын бүх эерэг цэнэг ба түүний бараг бүх масс нь төвлөрч,өнөөдрийг хүртэл утга санаагаа хадгалсаар ирсэн.

Гэсэн хэдий ч электронууд тойрог тойрог замд хөдөлдөг гэсэн таамаглал байдаг нийцэхгүйсонгодог электродинамикийн хуулиудад ч, атомын хийн ялгаралтын спектрийн шугамын шинж чанартай ч биш.

Асар том цөм (протон) ба түүнийг тойрон тойрон эргэлдэж буй электроноос бүрдэх устөрөгчийн атомын жишээн дээр Рутерфордын гаригийн загварын талаар юу хэлснийг дүрслэн харуулъя. Орбитын радиусаас хойш м (эхний Бор тойрог зам) ба электрон хурд м/с, түүний хэвийн хурдатгал . Тойрог тойрог замд хурдатгалтай хөдөлж буй электрон нь хоёр хэмжээст осциллятор юм. Тиймээс сонгодог электродинамикийн дагуу энэ нь цахилгаан соронзон долгион хэлбэрээр энерги ялгарах ёстой. Үүний үр дүнд электрон цөмд s хугацаанд ойртох нь гарцаагүй. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр устөрөгчийн атом нь тогтвортой, "урт насалдаг" цахилгаан механик систем юм.

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 алтан тугалган 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 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.

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.

Атомын бүтцийг судлах сонгодог туршилтыг 1911 онд сэр Эрнест Рутерфорд хийсэн. Рутерфорд альфа бөөмсийг нимгэн металл тугалган цаасаар тараахыг судлах туршилт хийжээ. Атомуудад үзүүлэх нөлөөллийг их хэмжээний бөөмсийн цацрагаар бөмбөгдөх замаар гүйцэтгэсэн. Туршилтын диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1.

Нимгэн алтан тугалган цаас F (тугалган цаасны зузаан нь ойролцоогоор 10 -7 м, үүн дээр 400 орчим атом байрлуулсан) бөмбөрцөг хэлбэртэй дэлгэцийн дотор байрлуулсан E. Дэлгэцийн нүхээр цацраг идэвхт бодисоос ялгарах хурдан альфа бөөмсийн туяа хар тугалганы саванд агуулагдах эм нь R хавтан дээр перпендикуляр унасан. Альфа тоосонцор нь 4.0015 аму масстай бүрэн ионжсон гелийн атом юм. ба + 2e-тэй тэнцүү цэнэг авна

(e нь энгийн цахилгаан цэнэгийн утга). Альфа бөөмийн хурд нь 107 м/с, энерги нь 4.05 МэВ байв. Тугалган цаасны зузаан бага байх үед альфа хэсгүүдийн мөргөлдөөн нь бараг ганц бие, i.e. бөөмс бүр зөвхөн нэг атомтай мөргөлдөж, нислэгийн чиглэлээ өөрчилдөг.

Дэлгэцийн дотоод ханыг фосфороор бүрсэн байсан бөгөөд альфа тоосонцор цохих үед гялалздаг бодис юм. Энэ нь анхны чиглэлээс θ янз бүрийн өнцгөөр атомаар тархсан альфа бөөмсийг M төхөөрөмжөөр бүртгэх боломжтой болсон. Альфа тоосонцорыг тараах туршилтууд нь дараах хэв маягийг тогтоох боломжтой болсон.

1. Альфа бөөмсийн дийлэнх нь тугалган цаасаар бараг чөлөөтэй дамждаг: тэдгээр нь хазайдаггүй, энерги алддаггүй.

2. Зөвхөн бөөмсийн багахан хэсэг (≈ 0.01%, өөрөөр хэлбэл арван мянганы нэг) эргэж, өөрөөр хэлбэл хөдөлгөөний чиглэлийг 90 градусаас дээш өнцгөөр өөрчилсөн.

Рутерфордын туршилтын үр дүнг бүх эерэг цэнэг, атомын бараг бүхэлд нь масс нь атомын жижиг бүс нутагт төвлөрдөг гэсэн таамаглал дээр үндэслэн тайлбарлаж болно - цөм, хэмжээ нь ойролцоогоор 10 -14 м.. Сөрөг. Цэнэглэгдсэн электронууд цөмийн эргэн тойронд 10-10 м хэмжээтэй асар том (цөмтэй харьцуулахад) талбайд хөдөлдөг.

Энэ таамаглал нь үндэс суурь юм атомын цөмийн загвар, үүнийг мөн гаригийн гэж нэрлэдэг. Атом дахь электронуудын тоо нь Менделеевийн үелэх систем дэх элементийн атомын дугаартай тэнцүү байна. Үүнээс гадна электроныг цөмтэй холбосон хүч нь Кулоны хуульд захирагддаг болохыг харуулсан.

Гэсэн хэдий ч цөмийн загвар нь сонгодог электродинамикийн хуулиудтай зөрчилддөг. Үнэн хэрэгтээ хэрэв электрон атомд амарч байгаа бол Кулоны таталцлын хүчний нөлөөгөөр цөм рүү унах ёстой. Хэрэв электрон цөмийг тойрон эргэвэл цахилгаан соронзон орон үүсгэх ёстой. Үүний зэрэгцээ цацраг туяагаар эрчим хүчээ алдаж, хөдөлгөөний хурд буурч, электрон эцэст нь цөм рүү унах ёстой. Энэ тохиолдолд атомын цацрагийн спектр тасралтгүй байх ёстой бөгөөд атомын амьдрах хугацаа 10-7 секундээс хэтрэхгүй байх ёстой. Үнэн хэрэгтээ атомууд тогтвортой, атомуудын ялгаралтын спектр нь салангид байдаг.