Рутерфорд загварчилсан загвар, Рутерфорын загвар дээр атом

Атомын бүтцэд гарсан нээлтүүд нь физикийн хөгжилд чухал алхам болсон. Рутерфорд загвар маш чухал байсан. Атомыг систем, бөөмс, бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр нь илүү нарийвчлалтай судалж үзсэн. Энэ нь цөмийн физикийн шинжлэх ухааныг амжилттай бий болгоход хүргэсэн.

Материалын бүтцийн талаархи эртний үзэл баримтлал

Орчны биетүүд нь хамгийн жижиг хэсгүүдээс бүрддэг гэсэн таамаглалыг эртний үед ч илэрхийлж байсан. Цаг хугацааны туршид сэтгэгч нар атомыг ямар нэг бодисын жижигхэн, хуваагдашгүй хэсгүүд гэж үздэг. Тэд ертөнцөд атомаас илүү жижиг зүйл гэж үгүй гэж үздэг. Иймэрхүү үзэл бодол эртний Грекийн эрдэмтэн, гүн ухаантнууд болох Democritus, Lucretius, Epicurus-ыг эзэмшиж байв. Эдгээр сэтгэгчидийн таамаглал өнөө үед "эртний атомизм" нэртэйгээр нэгдсэн байна.

Дундад зууны үзэл бодол

Эрт үеийн цаг өнгөрч, Дундад зууны үеийн эрдэмтэд ч мөн эрдэмтэд байсан бөгөөд тэдгээрийн бүтцийн талаар янз бүрийн таамаглал дэвшүүлжээ. Гэсэн хэдий ч үндэстний түүхэн дэх шашны гүн ухааны үзэл баримтлал, сүмийн хүч чадлын давтамж нь хүний оюун санааны оролдлого, хүсэл эрмэлзлийг материалист шинжлэх ухааны дүгнэлт, нээлтийг зогсооход хүргэсэн. Дундад зууны үеийн мөрдөн байцаалт нь цаг үеийн шинжлэх ухааны ертөнцийн төлөөлөгчидтэй огт холбоогүй байсан гэдгийг та мэднэ. Дараа нь тэрхүү оюун ухаан нь атомын салангид үзэл санааны эртний үзэл санаанаас ирдэг гэж ярьцгаадаг.

18, 19-р зууны үеийн судалгаа

18-р зууны үед материалын үндсэн бүтцэд ноцтой нээлтүүд гарч иржээ. Эдгээр эрдэмтэд Антина Лавоисер, Михаил Ломоносов, Жон Далтон зэрэг хүчин чармайлтын үр дүнд ихээхэн хүчин чармайлт гаргажээ . Тэд бие биенээсээ үл хамааран атомууд байдаг гэдгийг нотолж чадсан юм. Гэвч тэдний дотоод бүтцийн асуудал нээлттэй хэвээр үлдэв. 18-р зууны төгсгөл нь ДМ Менделеевын химийн элементүүдийн системүүдийн нээлтээс үүдэлтэй шинжлэх ухааны ертөнцөд ийм гайхалтай үйл явдлаар тэмдэглэгдсэн байдаг. Энэ цаг үед үнэхээр хүчирхэг нээлт болж, бүх атомууд нэг ижил шинж чанартай гэдгийг бие биетэйгээ холбоотой гэж ойлгоход хөшгийг нээсэн юм. Ирээдүйд, 19-р зууны үед атомын бүтцийг задлах өөр нэг алхам бол электрон аль нэгэнд нь байдаг гэдгийг нотолсон юм. Энэ үеийн эрдэмтдийн бүтээл 20-р зууны олдворын үржил шимт газрыг бий болгосон.

Thomson-ийн туршилтууд

1897 онд англи физикч Жон Томпсон атомын найрлага нь электроныг сөрөг төлбөртэй гэж үзсэн байна. Энэ үе шатанд атом нь ямар нэг бодисын ялгаварлах хязгаарыг бүрэн устгасан гэсэн худал хуурмаг ойлголт юм. Томпсон хэрхэн электроныг баталсан бэ? Туршилтын эрдэмтэн маш ховордсон хийд электрод байрлуулж цахилгаан гүйдлийг дамжуулсан байна. Үүний үр дүнд катодын цацраг үүссэн байна. Thomson өөрийн онцлог шинжүүдийг сайтар судалж, асар их хэмжээгээр хөдөлдөг бөөмсийн урсгал юм. Эрдэмтэд эдгээр бөөмсийн масс болон тэдгээрийн цэнэгийг тооцоолж чаджээ. Мөн тэрээр цахилгаан цэнэг нь тэдний мөн чанарыг үндэслэдэг тул тэд төвийг сахисан хэсгүүдэд хувиргаж чадахгүй гэдгийг олж мэдсэн. Электронууд нээгдэв. Thomson нь дэлхийн атомын бүтцийн анхны загварыг бүтээгч юм. Үүнээс үзэхэд атом нь эерэг цэнэгтэй материаллаг бүлэглэл бөгөөд сөрөг байдлаар цэнэглэгддэг электронуудыг жигд хуваарилдаг. Ийм бүтэц нь атомуудын ерөнхий саармаг байдлыг тайлбарладаг. Жон Томпсоны туршилт нь атомын бүтцийг судлах үнэлж баршгүй байсан юм. Гэсэн хэдий ч, олон асуулт хариулагдаагүй хэвээр үлдсэн.

Rutherford-ийн судалгаагаар

Thomson электроныг илрүүлсэн боловч атомын эерэг цэнэгтэй тоосонцрыг олж чадсангүй. Эрнест Рутерфорд 1911 онд энэ буруу ойлголтыг засав. Туршилтын үед хийн альфа тоосонцорыг судлан шинжлэхэд бөөмс нь атомын эерэг, эерэг цэнэгтэй болохыг илрүүлсэн. Рутерфорд Райтерфорд хий дамжин өнгөрөх эсвэл нимгэн төмөр хавтангаар дамжин өнгөрөхөд бага хэмжээний тоосонцор хөдөлгөөний хөдлөлөөс гардаг. Тэд шууд утгаар нь шидсэн. Эрдэмтэд энэ зан үйл нь эерэг цэнэгтэй бөөмстэй мөргөлдөж байгаатай холбоотой гэж таамаглаж байна. Ийм туршилтаар физикч Рутерфордын атомын бүтцийг загварчлах боломжийг олгожээ.

Төлөвлөгөөний загвар

Одоо эрдэмтдийн үзэл бодол Жон Томпсоны хийсэн таамаглалаас арай өөр байв. Тэдний атомын загварууд бас өөр болсон. Рутерфордын туршлага энэ салбарт шинэ онолыг бий болгосон. Шинжлэх ухааны нээлт нь физикийн цаашдын хөгжилд чухал ач холбогдолтой байсан. Rutherford загвар нь атомыг төвд байрлах цөм гэж тодорхойлж, эргэн тойрондоо байгаа электронууд юм. Цөм нь эерэг цэнэгтэй, электронууд нь сөрөг байна. Rutherford-ийн дагуу атомын загварыг тойрог замын тойрог замд буй электронуудын эргэлтийг тооцоолжээ. Шинжлэх ухааны нээлт нь альфа бөөмсийн хазайлтын шалтгааныг тайлбарлаж, атомын цөмийн онолыг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон юм. Rutherford атомын загварт Нарны эргэн тойрон нарны системийн гаригуудын хөдөлгөөнтэй адил төстэй байдаг. Энэ бол маш нарийн бөгөөд тод томруун харьцуулалт юм. Тиймээс Рутерфорд загвар нь цөмийг хүрээлсэн тэрхүү атомыг гариг гэж нэрлэдэг байв.

Niels Bohr-ийн ажил

Хоёр жилийн дараа Дани улсын физикч Niels Bohr гэрлийн урсгалын квант шинж чанар бүхий атомын бүтцийн талаархи санаагаа нэгтгэхийг оролдов. Рутерфордын атомын атомын цөмийн загварыг шинэ онолыг үндэслэн шинжлэх ухааны эрдэмтэд тавьсан. Bohr-ийн таамагласнаар атомууд тойрог зам дагуу цөм эргэн тойрон эргэлддэг. Хөдөлгөөний ийм чиглэл нь электронуудыг хурдасгахад хүргэдэг. Үүнээс гадна, Куломба эдгээр хэсгүүдийн атомын төвтэй харилцан үйлчлэлцэх нь электронуудын хөдөлгөөнөөс үүсэх орон зайн цахилгаан соронзон ороныг хадгалахын тулд эрчим хүчний үүсгэлт ба хэрэглээ дагалддаг. Иймэрхүү нөхцөлд бөөмийг саармагжуулах нь цөм хэзээ нэгэн цагт унах ёстой. Гэхдээ энэ нь тийм биш бөгөөд энэ нь атомын тогтвортой байдлыг систем гэж үздэг. Niels Bohr нь Максвеллийн тэгшитгэлээр тайлбарласан сонгодог термодинамикийн хуулиуд нь атомын дотоод нөхцөлд ажилладаггүй болохыг ухаарчээ. Тиймээс эрдэмтэн өөрийгөө ердийн бөөмсийн ертөнцөд хүчинтэй байх шинэ хуулиудыг бий болгох үүрэг хүлээсэн юм.

Bora-ийн зохиолч

Рутерфорд загвартай байсан тул атом болон түүний бүрэлдэхүүн сайн судлагдсан тул Niels Bohr түүний байрлалыг бий болгоход ойртож чаджээ. Эхнийх нь атом нь хөдөлгөөнгүй мужууд байдаг бөгөөд энэ нь түүний эрчим хүчийг өөрчилдөггүй бөгөөд электронууд замналаа өөрчлөлгүйгээр тойрог зам дагуу явдаг гэжээ. Электрон нь нэг тойрог замаас нөгөөд шилжих үед эрчим хүчийг суллаж эсвэл шингээж авдаг. Энэ нь атомын өмнөх ба дараагийн төлөвийн эрч хүчний хоорондох зөрүүтэй тэнцүү юм. Энэ тохиолдолд электронууд цөмийн тойрог руу ойртох үед энерги ялгардаг (фотон), мөн эсрэгээр. Электронууд нь тойрог зам дагуух тойрог замын тойрог замтай төстэй биш хэдий ч Bohr-ийн нээлт нь устөрөгчийн атомын шугамын спектрийг бий болгох маш сайн тайлбарыг олж авах боломж олгосон . Үүнтэй зэрэгцэн Герман улсад амьдардаг физикч Герц, Франк нар Niels Bohr-ийн сургаалыг суурин, атомын тогтвортой төлөв байдал, атомын энергийн утгыг өөрчлөх боломжийн талаархи сургаалыг баталсан.

Хоёр эрдэмтдийн хамтын ажиллагаа

Замдаа Рутерфорд удаан хугацааны турш цөмийн цэнэгийг тодорхойлж чадаагүй юм . Эрдэмтэн Marsden, Geiger нарын эрдэмтэд Ernest Rutherford-ийн мэдэгдлийг дахин судлахыг оролдсон бөгөөд нарийн, нарийвчилсан туршилт, тооцооны үр дүнд цөм нь атомын хамгийн чухал шинж чанар бөгөөд бүхэлдээ цэнэгээ төвлөрүүлдэг гэж дүгнэжээ. Дараа нь цөмийн цэнэгийн үнэ нь DI Mendeleev-ийн элементүүдийн үечилсэн систем дэх элементийн тооны тоонтой тэнцүү гэдгийг баталсан. Niels Bohr удалгүй Рутерфордтой танилцаж, түүний үзэл бодлыг бүрэн хүлээн зөвшөөрсөн нь сонирхолтой юм. Дараа нь эрдэмтэд лабораторид удаан хугацаанд хамтран ажилласан. Rutherford-ийн загвар, атомын анхан шатны цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн системийг Niels Bohr түүний цахим загварыг шударга, байнга арилгаж байхыг авч үзсэн. Шинжлэх ухааны шинжлэх ухааны хамтарсан үйл ажиллагаа амжилттай явагдаж, жимс ургуулж байна. Тэд бүгдээрээ жижиг хэсгүүдийн шинж чанарыг судалж, шинжлэх ухааны чухал нээлтүүдийг хийсэн. Дараа нь Рутерфорд цөмийн задралыг илрүүлж, баталсан боловч энэ нь өөр нэг зүйлийн сэдэв болсон байна.