Модель атома Резерфорда
Мы все видели сливы в пудинге. Раньше считалось, что электроны в атоме распределены на положительном заряде, как сливы в пудинге. Другими словами, считалось, что положительный заряд существует во всем атоме, а отрицательные электроны неравномерно распределены на нем, как сливы в пудинге. Эта концепция атомной модели известна как модель сливы в пудинге. Эту концепцию ввел Дж.Дж. Томсон, который также был изобретателем электронов. Согласно модели сливы в пудинге, положительные и отрицательные заряды атома распределены по всему телу атома, и в атоме не должно быть сконцентрированной массы.
В 1899 году Эрнест Резерфорд из Манчестерского университета обнаружил альфа-частицы, которые являются положительно заряженными ионами гелия, испускаемыми из радиоактивных веществ, таких как уран. Эти альфа-частицы создают яркие пятна, когда они ударяются о экран, покрытый сульфидом цинка. Поскольку в атоме нет сконцентрированной массы, предсказывалось, что если тонкую металлическую фольгу обстрелять положительно заряженными альфа-частицами, то все такие альфа-частицы пройдут через фольгу без значительного отклонения в их пути.
Маленькое электрическое поле, образующееся в атомах, не может сильно повлиять на движение частицы. Поэтому предсказывалось, что отклонение в пути движения альфа-частиц будет менее 1o. Это предсказание вдохновило Эрнеста Резерфорда провести эксперименты для проверки модели сливы в пудинге. Он поручил своим коллегам Эрнесту Марсдену и Хансу Гейгеру обстрелять тонкую металлическую фольгу альфа-частицами для проверки этого предсказания. Согласно инструкции, Эрнест Марсден и Ханс Гейгер провели эксперимент, который вошел в историю. Они поместили очень тонкую золотую пленку перед пушкой с альфа-лучами. Они также разместили экран, покрытый сульфидом цинка, вокруг золотой пленки, чтобы наблюдать за яркими пятнами на нем, когда альфа-частицы ударялись о него. Они провели эксперимент в темной комнате. Они наблюдали, что, как и предсказывалось, альфа-частицы проходят через пленку и ударяются в экран сульфида цинка за пленкой.
Но после подсчета ярких пятен на экране они обнаружили неожиданный результат. Все альфа-частицы не прошли через фольгу прямо, как ожидалось. Очень маленький процент обстрелянных альфа-частиц изменил свое направление при прохождении через золотую фольгу. Не только частицы отклонились от своего пути, но и очень немногие из них вернулись прямо к источнику или пушке с альфа-лучами. После детального изучения наблюдений Эрнест Марсден и Ханс Гейгер представили отчет Эрнесту Резерфорду. Изучив и проанализировав их отчет, Резерфорд предложил другую модель атома, которая известна как модель Резерфорда атома.
Он предположил, что альфа-частицы, которые вернулись прямо, должны были столкнуться с гораздо более тяжелой массой, и эта масса должна быть положительно заряжена. Также было обнаружено, что некоторые отклоненные альфа-частицы не вернулись, но имели очень большой угол отклонения. Наблюдая различные углы отклонения и количество частиц, отклоненных под этими углами, он предположил, что положительные альфа-частицы также влияют на относительно огромный сконцентрированный положительный заряд. Он заявил, что концентрации массы и положительного заряда находятся в одном и том же месте в атоме, и это в центре атома, и он назвал это ядром атома. Он также заявил, что, кроме центрального ядра, все пространство в атоме пустое.
После этого эксперимента с золотой фольгой Резерфорд предложил более реалистичную модель атома. Эта модель также называется ядерной атомной моделью или планетарной моделью атома. Эта модель была предложена в 1911 году. Согласно модели Резерфорда, почти вся масса атома сосредоточена в этом ядре. Это ядро положительно заряжено и окружено мелкими легкими отрицательно заряженными частицами, которые называются электронами. Эти электроны обращаются вокруг ядра таким же образом, как планеты обращаются вокруг солнца в планетной системе. Вот почему эта модель также называется планетарной моделью атома.
Радиус ядра составляет около 10-13 см. Радиус круговой траектории, по которой электроны обращаются вокруг ядра, составляет около 10-12 см, что больше диаметра электрона. Радиус атома составляет около 10-8 см. Таким образом, как и в планетной системе, атом также имеет чрезвычайно открытую структуру, благодаря которой его можно проникнуть различными видами высокоскоростных частиц. Планетная атомная модель Резерфорда показана на рисунке ниже-
Существует сила притяжения между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами, обращающимися вокруг ядра. Этот электростатический сил между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами аналогичен гравитационной силе притяжения между Солнцем и планетами, вращающимися вокруг солнца. Большая часть этого планетарного атома — это свободное пространство, которое не оказывает никакого сопротивления для прохождения положительно заряженных мелких частиц, таких как альфа-частицы.
Ядро атома очень маленькое, плотное и положительно заряженное, что приводит к рассеянию положительно заряженных частиц. Этот феномен рассеяния положительно заряженных альфа-частиц положительно заряженным ядром объясняет рассеяние положительно заряженных альфа-частиц золотой фольгой, как это было наблюдаемо Эрнестом Резерфордом. Атомная модель Эрнеста Резерфорда заменила атомную модель сливы в пудинге, предложенную английским физиком сэром Дж.Дж. Томсоном.
Согласно атомной модели Эрнеста Резерфорда, электроны не привязаны к массе атома. Электроны либо неподвижны в пространстве, либо вращаются по круговым траекториям вокруг ядра. Но если электроны неподвижны, они должны упасть на ядро из-за силы притяжения между электроном и ядром. С другой стороны, если электроны движутся по круговой траектории, то согласно электромагнитной теории, ускоренный заряд электрона будет постоянно терять свою энергию и упадет в ядро, как показано на рисунке ниже. Атомная модель Резерфорда не объясняет, почему электроны не падают в положительно заряженное ядро.
Таким образом, недостатки атомной модели Резерфорда можно описать следующим образом-
Атомная модель Резерфорда не объясняет распределение электронов по орбитам.
Атомная модель Резерфорда не объясняет устойчивость атома в целом.
Вышеупомянутые недостатки атомной модели Резерфорда были преодолены атомной моделью Бора (1913).
Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.
