โมเดลพุดดิ้งพลัม: ความพยายามในระยะเริ่มต้นในการอธิบายอะตอม

โมเดลพุดดิ้งพลัมคืออะไร

โมเดลพุดดิ้งพลัมเป็นโมเดลทางวิทยาศาสตร์ที่เคยใช้ในการอธิบายโครงสร้างของอะตอม โดยได้รับการเสนอโดย J.J. Thomson ในปี ค.ศ. 1904 หลังจากที่เขาค้นพบอิเล็กตรอน โมเดลนี้พยายามอธิบายสองคุณสมบัติของอะตอมที่ทราบในขณะนั้น: อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ และอะตอมไม่มีประจุไฟฟ้ารวมแล้ว

โมเดลพุดดิ้งพลัมชี้ให้เห็นว่าอะตอมประกอบด้วยทรงกลมของประจุบวก ซึ่งเรียกว่าพุดดิ้ง พร้อมกับอิเล็กตรอนที่ฝังอยู่ภายใน คล้ายกับพลัมในขนมหวาน อนุภาคอิเล็กตรอนถูกจัดเรียงเป็นชั้นและทำให้ประจุบวกของทรงกลมสมดุล

โมเดลพุดดิ้งพลัมเป็นโมเดลแรกที่กำหนดโครงสร้างภายในของอะตอม และมีพื้นฐานมาจากหลักฐานทดลองและสูตรคณิตศาสตร์ แต่ไม่นานก็ถูกแทนที่ด้วยโมเดลใหม่ที่แม่นยำกว่าหลังจากการค้นพบใหม่ๆ

Thomson คิดค้นโมเดลพุดดิ้งพลัมได้อย่างไร?

Thomson เป็นนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษที่ทำการทดลองกับลำแสงแคโทด ซึ่งเป็นลำแสงของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแผ่นโลหะเมื่อมีการผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไป เขาวัดอัตราส่วนระหว่างประจุกับมวลของอิเล็กตรอนและพบว่ามันน้อยกว่าอะตอมที่รู้จักมาก เขาสรุปว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคย่อยที่มีอยู่ในทุกอะตอม

Thomson ยังทราบว่าอะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้า หมายความว่ามันไม่มีประจุรวม เขาคาดการณ์ว่าต้องมีประจุบวกบางอย่างในอะตอมที่ทำให้ประจุลบของอิเล็กตรอนสมดุล เขาได้ติดตามงานของ William Thomson (Lord Kelvin) ซึ่งได้เสนอโมเดลของอะตอมทรงกลมที่มีประจุบวกในปีก่อนหน้านั้น

Thomson ได้ตีพิมพ์โมเดลพุดดิ้งพลัมของเขาในปี ค.ศ. 1904 ในวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของอังกฤษ เขาบรรยายว่าอะตอมเป็นทรงกลมที่มีประจุบวกอย่างสม่ำเสมอ พร้อมกับอิเล็กตรอนที่กระจายอยู่เป็นจุดประจุในชั้น เขาใช้สูตรคณิตศาสตร์เพื่อคำนวณแรงระหว่างอิเล็กตรอนกับทรงกลมและระหว่างอิเล็กตรอนเอง

โมเดลของ Thomson เป็นการพยายามอธิบายโครงสร้างอะตอมของสสารและอธิบายคุณสมบัติทางเคมีและไฟฟ้าของมัน โมเดลนี้ยังสอดคล้องกับกลศาสตร์คลาสสิก ซึ่งเป็นทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่เป็นที่ยอมรับในขณะนั้น

ข้อจำกัดของโมเดลพุดดิ้งพลัมคืออะไร?

โมเดลพุดดิ้งพลัมมีปัญหาและข้อจำกัดบางประการที่ทำให้มันไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์และผลการทดลองที่สังเกตได้

ปัญหาหนึ่งคือ มันไม่สามารถอธิบายการปล่อยแสงที่มีความถี่ต่างๆ จากอะตอมเมื่อได้รับพลังงานจากภายนอก ตัวอย่างเช่น เมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกส่งผ่านด้วยไฟฟ้า มันจะปล่อยสเปกตรัมของแสงที่ประกอบด้วยสีหรือความยาวคลื่นต่างๆ ตามโมเดลของ Thomson อะตอมไฮโดรเจนควรปล่อยแสงที่มีความถี่เดียว เนื่องจากมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว

ปัญหาอีกข้อคือ มันไม่สามารถอธิบายการเบี่ยงเบนของอนุภาคแอลฟาโดยอะตอม อนุภาคแอลฟาเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกซึ่งปล่อยออกจากธาตุกัมมันตภาพรังสี ในปี ค.ศ. 1909 Ernest Rutherford ทำการทดลองโดยยิงอนุภาคแอลฟาไปที่แผ่นทองคำบางๆ เขาคาดว่าส่วนใหญ่จะผ่านไปโดยไม่มีการเบี่ยงเบนเนื่องจากประจุบวกของอะตอมควรกระจายอย่างสม่ำเสมอบนโมเดลของ Thomson

อย่างไรก็ตาม เขาพบว่าบางอนุภาคแอลฟาถูกเบี่ยงเบนที่มุมใหญ่ และบางตัวยังกระเด้งกลับมา นี่แสดงให้เห็นว่าต้องมีพื้นที่ของประจุบวกที่มีความเข้มข้นในอะตอมที่ทำให้อนุภาคแอลฟาถูกปัดออก Rutherford ตั้งชื่อพื้นที่นี้ว่า "นิวเคลียส" และเสนอโมเดลใหม่ของอะตอมที่อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสที่เล็กและแน่น

โมเดลนิวเคลียสของ Rutherford ประสบความสำเร็จมากกว่าโมเดลพุดดิ้งพลัมของ Thomson ในการอธิบายปรากฏการณ์และผลการทดลองต่างๆ นอกจากนี้ยังเปิดทางให้การค้นพบใหม่ๆ เกี่ยวกับโครงสร้างและการทำงานของอะตอม

ความสำคัญของโมเดลพุดดิ้งพลัมคืออะไร?

แม้ว่าโมเดลพุดดิ้งพลัมอาจผิดพลาด แต่มันก็ไม่ได้ไร้ประโยชน์ โมเดลนี้เป็นขั้นตอนสำคัญในการพัฒนาทฤษฎีอะตอมและฟิสิกส์สมัยใหม่ มันมีพื้นฐานมาจากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์และตรรกะ และกระตุ้นการวิจัยและทดลองเพิ่มเติม

โมเดลพุดดิ้งพลัมยังแสดงให้เห็นว่าอะตอมไม่สามารถแบ่งแยกหรือคงที่ได้ เช่นที่นักปรัชญาโบราณเคยคิด โมเดลนี้เปิดเผยว่าอะตอมมีโครงสร้างภายในและอนุภาคย่อย ซึ่งเปิดโอกาสให้เข้าใจสสารและพลังงานในระดับใหม่

โมเดลพุดดิ้งพลัมยังมีอิทธิพลต่อสาขาอื่นๆ ของวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรม ตัวอย่างเช่น โมเดลนี้ได้แรงบันดาลใจให้ Niels Bohr พัฒนาโมเดลควอนตัมของอะตอม ซึ่งรวมทั้งกลศาสตร์คลาสสิกและกลศาสตร์ควอนตัม โมเดลนี้ยังได้แรงบันดาลใจให้ศิลปินและนักเขียนใช้เป็น метафора или символ для различных концепций и тем.

โมเดลพุดดิ้งพลัมอาจถูกแทนที่ด้วยโมเดลที่ดีกว่า แต่มันยังมีคุณค่าทางประวัติศาสตร์และวิทยาศาสตร์ โมเดลนี้เป็นโมเดลแรกที่เสนอโครงสร้างเฉพาะของอะตอม และกระตุ้นการวิจัยและค้นพบใหม่ๆ โมเดลนี้ยังมีอิทธิพลต่อสาขาอื่นๆ ของวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรม และยังคงเป็นส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์ทฤษฎีอะตอม

สรุป

โมเดลพุดดิ้งพลัมเป็นการพยายามอธิบายโครงสร้างอะตอมโดย J.J. Thomson ในปี ค.ศ. 1904 โมเดลนี้เสนอว่าอะตอมประกอบด้วยทรงกลมของประจุบวกพร้อมกับอิเล็กตรอนที่ฝังอยู่ภายใน โมเดลนี้พยายามอธิบายคุณสมบัติของอะตอมและสสาร แต่ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์และผลการทดลองบางอย่างได้ โมเดลนี้ถูกแทนที่โดยโมเดลนิวเคลียสของ Rutherford ซึ่งแนะนำแนวคิดเรื่องนิวเคลียส โมเดลพุดดิ้งพลัมอาจไม่ถูกต้อง แต่มันเป็นขั้นตอนสำคัญในการพัฒนาทฤษฎีอะตอมและฟิสิกส์สมัยใหม่

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.