המודל האטומי של ראת'רפורד

כולנו ראינו תפוחי אדמה בתה. בעבר חשבו שהאלקטרונים ב-אטום מפוזרים על מטען חיובי כמו תפוחי אדמה בתה. במילים אחרות, חשבו שמטען חיובי קיים בכל האטום ומטענים שליליים של אלקטרונים מפוזרים עליו בצורה לא אחידה כמו תפוחי אדמה בתה. מודל האטום הזה ידוע כמודל התפוחי אדמה בתה. המודל הוצג על ידי ג'יי ג'יי תומסון, שהיה גם ממציא האלקטרונים. לפי מודל התפוחי אדמה בתה, המטענים החיוביים והשליליים של האטום מפוזרים בגוף האטום ואין בו מסה מרוכזת.
בשנת 1899, ארנסט רתרפורד מאוניברסיטת מנצ'סטר גילה חלקיקים אלפא שהם יונים חיוביים של הליום שמתפרצים מהחומר הרדיואקטיבי כמו אורניום. החלקיקים האלפא הללו יוצרים נקודות בהירות כשהם פוגעים במסך מצופה גופרית צינק. מכיוון שאין מסה מרוכזת באטום, נחזתה כי אם פילוט דק של מתכת יהיה מופצץ בחלקיקים אלפא חיוביים, אז כל החלקיקים האלפא הללו יעברו את הפילוט בלי הפחתה משמעותית במסלוליהם.

השדה החשמלי הקטן שנוצר באטומים אינו יכול להשפיע באופן משמעותי על תנועת החלקיק. לכן נחזתה כי ייתכן שתהיה פחות מ-1o הפחתה במסלול תנועת החלקיקים האלפא. הניחוש הזה השראה בארנסט רתרפורד לערוך ניסויים כדי לבדוק את מודל התפוחי אדמה בתה של האטומים. הוא הורה לקולגותיו המדענים ארנסט מארסדן והאנס גיגר להפציץ פילוט דק של מתכת בחלקיקים אלפא כדי לוודא את הניחוש. בהתאם להוראות, ארנסט מארסדן והאנס גיגר ביצעו ניסוי ועשו היסטוריה. הם הנחו סרט זהב דק מול תותח אלפא. הם הנחו גם מסך גופרית צינק סביב סרט הזהב כדי לצפות בנקודות הבהירות עליו כאשר חלקיקים אלפא פוגעים בו. הם ביצעו את הניסוי בחדר חשוך. הם찰ו במהלך הניסוי כי, כפי שנחזתה, החלקיקים האלפא עוברים את הסרט ופגעים במסך הגופרית הצינק מאחורי הסרט.

אבל לאחר ספירת הנקודות הבהירות על המסך הם גילו תוצאה בלתי צפויה. לא כל החלקיקים האלפא עברו דרך הפילוט בנתיב ישר כפי שנחזתה. אחוז קטן מאוד מהחלקיקים האלפא שהפציצו את סרט הזהב שינה את נתיבם במהלך העברת סרט הזהב.不僅原文中提到的内容需要翻译，还请继续完成剩余部分的翻译。不过，看起来我的上一条回复被截断了。以下是完整的希伯来语翻译： ```html

לא רק שהחלקיקים השתנו במסלולם, אלא גם מספר קטן מהם פנה ישירות חזרה לעבר המקור או לתותח האלפא. לאחר מחקר מפורט של התצפיות, ארנסט מארסדן והאנס גיגר הגישו דו"ח לארנסט רתרפורד. לאחר קריאת והבנת הדו"ח שלהם, רתרפורד ניבא מודל שונה של אטום, המוכר כ-מודל האטום של רתרפורד.

הוא ניבא שהחלקיקים האלפא שהפכו חזרה ישירות חייבים היו להתנגש במסה כבדה הרבה יותר והיא צריכה להיות מטעינה חיובית. נמצא גם שהחלקיקים האלפא שמשתנים במסלולם ולא חוזרים חזרה, הם בעלי זווית הפניה גדולה מאוד. על ידי צפייה בזוויות הפניה שונות ובמספר החלקיקים שהפניאו בזוויות אלו, הוא ניבא שהחלקיקים האלפא החיוביים נמצאים תחת השפעת מטען חיובי מרוכז גדול יחסית. הוא טען שהמסה המרוכזת ומטען חיובי ממוקמים באותו מקום באטום, שהוא במרכז האטום, והוא קרא לזה גרעין האטום. הוא גם טען שמלבד הגרעין המרכזי, כל המרחב באטום הוא ריק.

לאחר ניסוי סרט הזהב, רתרפורד נתן מודל יותר מציאותי של האטום. המודל הזה מכונה גם -מודל האטום הגרעיני או -מודל האטום התכוני. המודל ניתן בשנת 1911. לפי מודל האטום של רתרפורד, כמעט כל מסת האטום מרוכזת בגרעין. הגרעין מטעין חיובית ומכוסה בעarticles קטנים ונגטיביים המכונה אלקטרונים. האלקטרונים מסתובבים סביב הגרעין באותה הדרך כמו כוכבי לכת מסתובבים סביב השמש במערכת השמיים. לכן המודל הזה מכונה גם -מודל האטום התכוני.

רדיוס הגרעין הוא בערך 10-13 ס"מ. רדיוס מסלול המעגל שבו אלקטרונים מסתובבים סביב הגרעין הוא בערך 10-12 ס"מ, שזה גדול מהקוטר של אלקטרון. רדיוס האטום הוא בערך 10-8 ס"מ. כך, כמו מערכת השמיים, האטום הוא גם פתוח מאוד, ולכן ניתן לשחרר אותו על ידי חלקיקים מהירים מסוגים שונים. מודל האטום התכוני של רתרפורד מוצג בסרטון הבא-

כוח משיכה קיים בין הגרעין המטעין חיובית והאלקטרונים המסתובבים סביבו. כוח האלקטרוסטטי בין הגרעין החיובי והאלקטרונים השליליים דומה לכוח המשיכה הגרביטציוני בין השמש לכוכבי לכת מסתובבים סביבה. רוב החלק של האטום התכוני הוא חלל, שאיננו מציג כל התנגדות עבור מעבר חלקיקים חיוביים קטנים כמו חלקיקים אלפא.
הגרעין של האטום הוא קטן, צפוף ומטעין חיובית, מה שגורם לפיזור חלקיקים חיוביים. תופעה זו של פיזור חלקיקים אלפא חיוביים על ידי גרעין חיובי, מסבירה את הפיזור של חלקיקים אלפא חיוביים על ידי סרט הזהב כפי שנצפה על ידי ארנסט רתרפורד. מודל האטום של ארנסט רתרפורד הצליח להחליף את מודל האטום מודל התפוחי אדמה בתה של תומסון שהוצע על ידי הפיזיקאי האנגלי סר ג'יי ג'יי תומסון.

לפי מודל האטום של ארנסט רתרפורד, האלקטרונים אינם מחוברים למסה של האטום. האלקטרונים יכולים להיות נייחים בחלל או מסתובבים במסלולים מעגליים סביב הגרעין. אבל אם האלקטרונים נייחים, הם חייבים ליפול למרכז הגרעין עקב כוח המשיכה בין האלקטרון והגרעין. מצד שני, אם האלקטרונים מסתובבים במסלול מעגלי, אז לפי תורת האלקטרומגנטיות, המטען המואץ של האלקטרון יאבד אנרגיה מתמיד וייפול למרכז הגרעין, כפי שמוצג בתמונה הבאה. מודל האטום של רתרפורד נכשל בהסבר מדוע האלקטרונים לא נופלים למרכז הגרעין החיובי.

כך, ניתן לתאר את החסרונות של מודל האטום של רתרפורד כדלקמן-

1. מודל האטום של רתרפורד לא מסביר את הפיזור של האלקטרונים במסלולים.

2. מודל האטום של רתרפורד לא מסביר את יציבות האטום כולה.

החסרונות של מודל האטום של רתרפורד נפתרו על ידי מודל האטום של בוהר (1913).

הצהרה: הכבוד למקור, מאמרים טובים שראויים לשתף, במקרה של הפרת זכויות יוצרים אנא צור קשר למחיקה.