Ontdekkings op die gebied van atoomstruktuur het 'n belangrike stap in die ontwikkeling van fisika geword. Rutherford se model was van groot belang. Die atoom as 'n sisteem en die deeltjies waaruit dit bestaan is meer akkuraat en in detail bestudeer. Dit het gelei tot die suksesvolle ontwikkeling van so 'n wetenskap soos kernfisika.
Antieke idees oor die struktuur van materie
Die aanname dat die omliggende liggame uit die kleinste deeltjies saamgestel is, is in antieke tye gemaak. Die denkers van daardie tyd het die atoom as die kleinste en ondeelbare deeltjie van enige stof voorgestel. Hulle het aangevoer dat daar niks in die heelal kleiner as 'n atoom is nie. Sulke sienings is gehuldig deur die groot antieke Griekse wetenskaplikes en filosowe - Demokritus, Lucretius, Epicurus. Die hipoteses van hierdie denkers word vandag verenig onder die naam "antieke atomisme".
Middeleeuse optredes
Die tye van die oudheid het verbygegaan, en in die Middeleeue was daar ook wetenskaplikes wat verskeie aannames gemaak het oor die struktuur van stowwe. Die oorheersing van godsdiensfilosofiese sienings en die mag van die kerk in daardie tydperk van die geskiedenis is egter aan die wortelonderdruk enige pogings en aspirasies van die menslike verstand na materialistiese wetenskaplike gevolgtrekkings en ontdekkings. Soos u weet, het die Middeleeuse Inkwisisie baie onvriendelik met verteenwoordigers van die wetenskaplike wêreld van daardie tyd opgetree. Dit moet nog gesê word dat die destydse helder geeste 'n idee gehad het wat uit die oudheid gekom het oor die ondeelbaarheid van die atoom.
18-19de eeuse studies
Die 18de eeu is gekenmerk deur ernstige ontdekkings op die gebied van die elementêre struktuur van materie. Grootliks te danke aan die pogings van wetenskaplikes soos Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov en John D alton. Onafhanklik van mekaar kon hulle bewys dat atome werklik bestaan. Maar die vraag na hul interne struktuur het oop gebly. Die einde van die 18de eeu is gekenmerk deur so 'n belangrike gebeurtenis in die wetenskaplike wêreld as die ontdekking van die periodieke stelsel van chemiese elemente deur D. I. Mendeleev. Dit was 'n werklik kragtige deurbraak van daardie tyd en het die sluier gelig oor die begrip dat alle atome 'n enkele natuur het, dat hulle verwant is aan mekaar. Later, in die 19de eeu, was nog 'n belangrike stap in die rigting van die ontrafeling van die struktuur van die atoom die bewys dat enige van hulle 'n elektron bevat. Die werk van die wetenskaplikes van hierdie tydperk het vrugbare grond vir die ontdekkings van die 20ste eeu voorberei.
Thomson se eksperimente
Die Engelse fisikus John Thomson het in 1897 bewys dat atome elektrone met 'n negatiewe lading bevat. Op hierdie stadium is die valse idees dat die atoom die grens van die deelbaarheid van enige stof is, finaal vernietig. HoeThomson in staat was om die bestaan van elektrone te bewys? In sy eksperimente het die wetenskaplike elektrodes in hoogs verskeurde gasse geplaas en 'n elektriese stroom deurgelaat. Die resultaat was katodestrale. Thomson het hul kenmerke noukeurig bestudeer en gevind dat dit 'n stroom gelaaide deeltjies is wat teen groot spoed beweeg. Die wetenskaplike kon die massa van hierdie deeltjies en hul lading bereken. Hy het ook uitgevind dat hulle nie in neutrale deeltjies omgeskakel kan word nie, aangesien die elektriese lading die basis van hul aard is. Dit is hoe elektrone ontdek is. Thomson is ook die skepper van die wêreld se eerste model van die struktuur van die atoom. Daarvolgens is 'n atoom 'n klomp positief gelaaide materie, waarin negatief gelaaide elektrone eweredig versprei is. Hierdie struktuur verklaar die algemene neutraliteit van atome, aangesien teenoorgestelde ladings mekaar balanseer. Die eksperimente van John Thomson het van onskatbare waarde geword vir die verdere studie van die struktuur van die atoom. Baie vrae het egter onbeantwoord gebly.
Rutherford Research
Thomson het die bestaan van elektrone ontdek, maar hy kon nie positief gelaaide deeltjies in die atoom vind nie. Ernest Rutherford het hierdie misverstand in 1911 reggestel. Tydens eksperimente, wat die aktiwiteit van alfa-deeltjies in gasse bestudeer het, het hy ontdek dat daar positief gelaaide deeltjies in die atoom is. Rutherford het gesien dat wanneer strale deur 'n gas of deur 'n dun metaalplaat beweeg, 'n klein aantal deeltjies skerp van die bewegingstrajek afwyk. Hulle is letterlik teruggegooi. Die wetenskaplike het dit geraaihierdie gedrag word verklaar deur die botsing met positief gelaaide deeltjies. Sulke eksperimente het die fisikus toegelaat om Rutherford se model van die struktuur van die atoom te skep.
Planetêre Model
Nou was die wetenskaplike se idees ietwat anders as die aannames wat deur John Thomson gemaak is. Hulle modelle van atome het ook anders geword. Rutherford se ervaring het hom toegelaat om 'n heeltemal nuwe teorie op hierdie gebied te skep. Die ontdekkings van die wetenskaplike was van deurslaggewende belang vir die verdere ontwikkeling van fisika. Rutherford se model beskryf 'n atoom as 'n kern wat in die middel geleë is, en elektrone wat rondom dit beweeg. Die kern het 'n positiewe lading, en die elektrone het 'n negatiewe lading. Rutherford se model van die atoom het die rotasie van elektrone om die kern langs sekere trajekte – wentelbane – aanvaar. Die ontdekking van die wetenskaplike het gehelp om die rede vir die afwyking van alfa-deeltjies te verduidelik en het die stukrag geword vir die ontwikkeling van die kernteorie van die atoom. In Rutherford se model van die atoom is daar 'n analogie met die beweging van die planete van die sonnestelsel om die son. Dit is 'n baie akkurate en aanskoulike vergelyking. Daarom is die Rutherford-model, waarin die atoom in 'n wentelbaan om die kern beweeg, planetêr genoem.
Werke deur Niels Bohr
Twee jaar later het die Deense fisikus Niels Bohr probeer om idees oor die struktuur van die atoom met die kwantum-eienskappe van die ligvloed te kombineer. Rutherford se kernmodel van die atoom is deur die wetenskaplike gestel as die basis van sy nuwe teorie. Volgens Bohr wentel atome om die kern in sirkelvormige bane. So 'n bewegingstrajek lei tot versnellingelektrone. Daarbenewens gaan die Coulomb-interaksie van hierdie deeltjies met die middel van die atoom gepaard met die skepping en verbruik van energie om die ruimtelike elektromagnetiese veld wat voortspruit uit die beweging van elektrone in stand te hou. Onder sulke toestande moet negatief gelaaide deeltjies eendag op die kern val. Maar dit gebeur nie, wat dui op die groter stabiliteit van atome as sisteme. Niels Bohr het besef dat die wette van klassieke termodinamika wat deur Maxwell se vergelykings beskryf word, nie in intraatomiese toestande werk nie. Daarom het die wetenskaplike hom die taak gestel om nuwe patrone af te lei wat geldig sou wees in die wêreld van elementêre deeltjies.
Bohr se postulate
Grootliks as gevolg van die feit dat Rutherford se model bestaan het, die atoom en sy komponente goed bestudeer is, kon Niels Bohr die skepping van sy postulate benader. Die eerste van hulle sê dat die atoom stilstaande toestande het, waarin dit nie sy energie verander nie, terwyl die elektrone in wentelbane beweeg sonder om hul baan te verander. Volgens die tweede postulaat, wanneer 'n elektron van een wentelbaan na 'n ander beweeg, word energie vrygestel of geabsorbeer. Dit is gelyk aan die verskil tussen die energieë van die vorige en daaropvolgende toestande van die atoom. In hierdie geval, as die elektron na 'n wentelbaan nader aan die kern spring, word energie (foton) uitgestraal, en omgekeerd. Ten spyte van die feit dat die beweging van elektrone min ooreenstem met 'n baanbaan wat streng in 'n sirkel geleë is, het Bohr se ontdekking 'n uitstekende verduideliking verskaf vir die bestaan van 'n gereguleerdespektrum van die waterstofatoom. Ongeveer dieselfde tyd het fisici Hertz en Frank, wat in Duitsland gewoon het, die leringe van Niels Bohr bevestig oor die bestaan van stilstaande, stabiele toestande van die atoom en die moontlikheid om die waardes van atoomenergie te verander.
Samewerking van twee wetenskaplikes
Terloops, Rutherford kon lank nie die lading van die kern bepaal nie. Wetenskaplikes Marsden en Geiger het probeer om die stellings van Ernest Rutherford weer na te gaan en, as gevolg van gedetailleerde en noukeurige eksperimente en berekeninge, het hulle tot die gevolgtrekking gekom dat dit die kern is wat die belangrikste eienskap van die atoom en al sy lading is. is daarin gekonsentreer. Later is bewys dat die waarde van die lading van die kern numeries gelyk is aan die ranggetal van die element in die periodieke stelsel van elemente van D. I. Mendeleev. Interessant genoeg het Niels Bohr gou Rutherford ontmoet en ten volle saamgestem met sy sienings. Daarna het wetenskaplikes lank saam in dieselfde laboratorium gewerk. Rutherford se model, die atoom as 'n sisteem wat uit elementêre gelaaide deeltjies bestaan - dit alles het Niels Bohr as billik beskou en sy elektroniese model vir altyd opsy gesit. Die gesamentlike wetenskaplike aktiwiteit van wetenskaplikes was baie suksesvol en het vrugte afgewerp. Elkeen van hulle het in die studie van die eienskappe van elementêre deeltjies gedelf en betekenisvolle ontdekkings vir die wetenskap gemaak. Rutherford het later die moontlikheid van kernontbinding ontdek en bewys, maar dit is 'n onderwerp vir 'n ander artikel.
