Rutherforda pieredze alfa daļiņu izkliedē (īsi)

Ernest Rutherford ir viens no atomelektroniskās struktūras fundamentālās doktrīnas dibinātājiem. Zinātnieks dzimis Anglijā, emigrantu ģimenē no Skotijas. Rutherfords bija ceturtais bērns savā ģimenē, būdams vispilnīgākais. Viņš sniedza īpašu ieguldījumu atoma struktūras teorijā.

Sākotnējās idejas par atomu struktūru

Jānorāda, ka pirms slavenā Rutherforda eksperimenta par alfa daļiņu izkliedi tika veikta ideja par atomu struktūru, kas tajā laikā bija Thompson modelis. Šis zinātnieks bija pārliecināts, ka pozitīvais lādiņš vienīgi pilnībā aizpilda visu atomu tilpumu. Negatīvi lādētie elektroni, domāja Thompsons, bija it kā impregnēti tajā.

Priekšnoteikumi zinātniskai revolūcijai

Pēc absolvēšanas Rutherfords, kā vispilnīgākais students, saņēma stipendiju 50 mārciņu turpmākam studijām. Pateicoties tam, viņam izdevās doties uz koledžu Jaunzēlandē. Turklāt jaunais zinātnieks veic eksāmenus Kenterberijas universitātē un sāk nopietni iesaistīties fizikā un ķīmijā. 1890. gadā Rutherfords izteica pirmo ziņojumu par tematu "Elementu evolūcija". Tajā pirmo reizi vēsturē tika izteikta ideja, ka atomi ir sarežģītas struktūras.

Tad zinātniskos aprindos dominēja Daltona ideja, ka atomi ir nedalāmi. Visiem, kas apkārt Rutherfordam, viņa ideja, šķiet, bija perfekts trakums. Jaunajam zinātniekam bija nepārtraukti jāatvainojas kolēģiem par viņa "muļķības". Bet 12 gadus vēlāk Rutherfordam tomēr izdevās pierādīt savu lietu. Rutherfordam bija iespēja turpināt studijas Anglijas Cavendish laboratorijā, kur viņš sāka pētīt gaisa jonizācijas procesus. Pirmā atradne Rutherford bija alfa un beta stariem.

Rutherfordas pieredze

Īsumā par atklājumu var raksturot šādi: 1912. gadā Rutherford kopā ar saviem palīgiem veica savu slaveno eksperimentu - alfa daļiņas izdalījās no svina avota. Visas daļiņas, izņemot tās, kuras absorbēja svins, pārvietoja pa noteikto kanālu. To šaura plūsma kritās uz plānas folijas kārtas. Šī līnija bija perpendikulāra lapai. Rutherforda pieredze alfa daļiņu izkliedē pierāda, ka daļiņas, kas caur caurumu caur foliju sasniedz caur tā saucamajām scintilācijām uz ekrāna.

Šis ekrāns tika pārklāts ar īpašu vielu, kas sāka mirdzēt, kad to sasniedza alfa daļiņas. Vieta starp zelta folijas slāni un ekrānu tika piepildīta ar vakuumu tā, ka alfa daļiņas neplūst gaisā. Šāda ierīce ļāva pētniekiem novērot daļiņas, kas izkliedējas aptuveni 150 ° leņķī.

Ja foliju neizmantoja kā šķērsli alfa daļiņu gaismai, uz ekrāna izveidojās viegls zibspuldžu loks. Bet tiklīdz zelta folijas barjera tika novietota to staru kūļa priekšā, attēls ievērojami mainījās. Zibspuldze parādījās ne tikai ārpus šīs krūzes, bet arī uz folijas pretējās puses. Rutherforda pieredze alfa daļiņu izkliedē atklāja, ka lielākā daļa daļiņu iziet cauri folijai bez ievērojamām izmaiņām kustības trajektorijā.

Tajā pašā laikā dažas daļiņas novirzīja diezgan lielu leņķi un pat tika izmesti atpakaļ. Par katru 10000, kas brīvi šķērso zelta folijas daļiņu slāni, tikai viens no tiem tika novirzīts leņķī, kas ir lielāks par 10 ° - izņēmuma kārtā viena no daļiņām tika novirzīta ar šādu leņķi.

Alfa daļiņu novirzes iemesls

Rutherforda pieredze ir detalizēti izpētīta un pierādīta ir atoma struktūra. Šī situācija parādīja, ka atoms neveido nepārtrauktu izglītību. Lielākā daļa daļiņu brīvi pārvietojas caur foliju, kas ir viena atoma biezā. Un, tā kā alfa daļiņu masa ir gandrīz 8000 reizes lielāka par elektronu masu, tā nevar būtiski ietekmēt alfa daļiņas trajektoriju. To varētu izdarīt tikai ar atomu kodolu - nelielu izmēru ķermeni, kam ir gandrīz visa masa un viss atomu elektriskais spriegums. Tolaik tas kļuva par nozīmīgu angļu fiziķa sasniegumu. Rutherforda pieredze tiek uzskatīta par vienu no svarīgākajiem posmiem atomu zinātnes attīstībā.

Citi atklājumi, kas iegūti, pētot atomu

Šie pētījumi ir kļuvuši tiešie pierādījumi tam, ka pozitīvs atoms ir tā kodola iekšpusē. Šī platība ir ļoti maza, salīdzinot ar tās neatņemamajām dimensijām. Šādā nelielā tilpumā alfa daļiņu izkliedēšanās izrādījās maz ticama. Un tām daļiņām, kas nonāca pie atomu kodola reģiona, radās asas novirzes no trajektorijas, jo pretinieku spēki starp alfa daļiņu un atoma kodolu bija ļoti spēcīgi. Rutherforda pieredze alfa daļiņu izkliedē ir pierādījusi varbūtību, ka alfa daļiņa nokļūs tieši kodolā. Taisnība, varbūtība bija ļoti maza, bet joprojām nav vienāda ar nulli.

Tas nebija vienīgais faktors, kas pierādīja Rutherfordas pieredzi. Atoma struktūru īsi izpētīja viņa kolēģi, kuri veica vairākus citus nozīmīgus atklājumus. Papildus mācībai, ka alfa daļiņas ir ātri mainīgas hēlija kodols.

Zinātnieks varēja aprakstīt atomu struktūru, kurā kodols ieņem nevēlamu daļu no visa apjoma. Viņa eksperimenti pierādīja, ka praktiski visa atoma koncentrācija ir koncentrēta tās kodolā. Šajā gadījumā rodas abi alfa daļiņu novirzes gadījumi, kā arī sadursmes gadījumi ar kodolu.

Rutherforda eksperimenti: atomu kodolmodelis

1911. gadā, pēc daudziem pētījumiem, Rutherfords ierosināja atomu struktūras modeli, ko viņš sauca par planētu. Saskaņā ar šo modeli, atoma iekšpusē ir kodols, kas satur praktiski visu daļiņas masu. Elektroni pārvietojas pa kodolu tāpat kā planētas ap Sauli. No to kopuma veidojas tā dēvētais elektroniskais mākonis. Atoms ir neitrāls lādiņš, par ko liecina Rutherford pieredze.

Atomu struktūru vēl interesēja zinātnieks Niels Bohrs. Tas bija tas, kurš pabeidza Rutherfordas mācības, jo pirms Bohra atomu planētu modelis sāka saskarties ar izskaidrojuma grūtībām. Tā kā elektrons pārvietojas pa kodolu pa noteiktu orbītu ar paātrinājumu, agrāk vai vēlāk tam jāattiecas uz atoma kodolu. Tomēr Niels Bohrs varēja pierādīt, ka klasiskās mehānikas likumi nedarbojas atoma robežās.