Rutherfordův experiment na rozptylu alfa částic (stručně)

Ernest Rutherford je jedním ze zakladatelůzákladní teorie vnitřní struktury atomu. Vědec se narodil v Anglii v rodině vysídlenců ze Skotska. Rutherford byl čtvrtým dítětem ve své rodině, zatímco byl nejtalentovanější. Zvláště přispěl k teorii struktury atomu.

Počáteční představy o struktuře atomu

Je třeba poznamenat, že předtímRutherford známé pokusy o rozptylu částic alfa, dominantní v té době myšlenka struktury atomu byl model Thompson. Tento vědec byl jistý, že kladný náboj je stejnoměrně vyplní celý objem atomu. Negativně nabité elektrony, pomyslel si Thompson, byly jako by byly impregnovány.

Předpoklady pro vědeckou revoluci

Po ukončení školy, Rutherford jako nejvícetalentovaný student obdržel grant ve výši 50 liber na další studium. Díky tomu se mu podařilo jít na univerzitu na Novém Zélandu. Dále mladý vědec absolvuje zkoušky na univerzitě v Canterbury a začne se vážně zabývat fyzikou a chemií. V roce 1891 vypracoval Rutherford svou první zprávu na téma "Vývoj prvků". V tom byl poprvé v historii vyjádřen názor, že atomy jsou složité struktury.

Pak vědecké kruhy dominovaly myšlenkámDalton o tom, že atomy jsou nedělitelné. Ke všem, kteří obklíčili Rutherforda, se zdálo, že jeho nápad je dokonalý šílenství. Mladý vědec se musel neustále omluvit kolegům za svůj "nesmysl". Ale o 12 let později se Rutherfordovi podařilo dokázat jeho případ. Rutherford měl šanci pokračovat ve studiu v laboratoři Cavendish v Anglii, kde začal studovat procesy ionizace vzduchu. První objev Rutherfordu byl alfa a beta paprsky.

Zkušenosti Rutherforda

Krátce o objevu lze popsat takto: v roce 1912 vedl Rutherford spolu s jeho asistenty svůj známý experiment - částice alfa byly vypouštěny z olova. Všechny částice, s výjimkou těch, které byly absorbovány olovem, se pohybovaly po zavedeném kanálu. Jejich úzký proud spadl na tenkou vrstvu fólie. Tato čára byla kolmá na list. Rutherfordova zkušenost s rozptýlením alfa částic ukázala, že částice, které procházejí fólií skrz a skrz, nazývané tzv. Scintilací na obrazovce.

Tato obrazovka byla pokryta speciální látkouzačalo svítit, když se na ni dostaly částice alfa. Prostor mezi vrstvou zlaté fólie a na obrazovce se naplní vakuu, aby se částice alfa jsou rozptýleny ve vzduchu. Takové zařízení se nechá výzkumníkům pozorovat částice jsou rozptýleny v úhlu 150 °.

Pokud se fólie nepoužívá jakopřekážky pro paprsek alfa částic, pak se na obrazovce vytvořil světelný kruh scintilací. Ale jakmile čelili bariéru zlaté fólie před jejich paprskem, obraz se výrazně změnil. Blesky se objevovaly nejen mimo tento hrnek, ale také na opačné straně fólie. Rutherfordova zkušenost s rozptylem alfa částic ukázala, že většina částic prochází fólií bez zřetelných změn v trajektorii pohybu.

Současně se některé částice odchylujíspíše velký úhel a dokonce i hodil zpět. Pro každých 10 000 volně procházejících vrstvou částice zlaté fólie se pouze jeden odchyloval o úhel větší než 10 ° - jako výjimka, jedna z částic byla vychýlena takovým úhlem.

Důvod odchylky alfa částic

Zkušenosti zkoumaly podrobně a dokázalyRutherford - struktura atomu. Tato situace naznačila, že atom nepředstavuje nepřetržité vzdělávání. Většina částic volně prochází fólií o tloušťce jednoho atomu. A jelikož hmotnost alfa částic je téměř 8 000krát větší než hmotnost elektronu, druhá nemohla významně ovlivnit dráhu alfa částice. To by mohlo být provedeno pouze atomovým jádrem - tělem malých rozměrů, které mají téměř celou hmotnost a celý elektrický náboj atomu. V té době se stala významným průlomem anglického fyziků. Zkušenost Rutherforda je považována za jeden z nejdůležitějších kroků ve vývoji vědy o vnitřní struktuře atomu.

Další objevy získané při studiu atomu

Tyto studie se staly přímým důkazemSkutečnost, že kladný náboj atomu je uvnitř jeho jádra. Tato oblast zaujímá velmi malý prostor ve srovnání s integrálními rozměry. V tak malém objemu se ukázalo, že rozptyl alfa částic je velmi nepravděpodobný. A ty částice, které projížděly v blízkosti oblasti atomového jádra, zaznamenaly prudké odchylky od trajektorie, protože odpuzující síly mezi alfa částicemi a jádrem atomu byly velmi silné. Rutherfordova zkušenost v rozptýlení alfa částic ukázala pravděpodobnost, že alfa částic padne přímo do jádra. Je pravda, že pravděpodobnost byla velmi malá, ale stále se nerovná nule.

Nebyla to jediná skutečnost, která se ukázalazkušenosti Rutherforda. Struktura atomu byla krátce studována jeho kolegy, kteří učinili řadu dalších důležitých objevů. Kromě toho, že částice alfa se rychle pohybují jádry helia.

Vědec byl schopen popsat strukturu atomu, ve kterém jejádro zaujímá nevýznamnou část celého objemu. Jeho experimenty ukázaly, že prakticky celý náboj atomu je soustředěn uvnitř jeho jádra. V tomto případě se vyskytují jak případy deformace alfa částic, tak i případy jejich kolize s jádrem.

Rutherfordovy experimenty: jaderný model atomu

V roce 1911 Rutherford po četnýchvýzkum navrhl model struktury atomu, který nazýval planetární. Podle tohoto modelu je uvnitř atomu jádro, které obsahuje prakticky celou hmotnost částice. Elektrony se pohybují kolem jádra stejně jako planety kolem Slunce. Z jejich úplnosti vzniká takzvaný elektronický mrak. Atom má neutrální náboj, jak ukazuje zkušenost Rutherforda.

Struktura atomu v budoucnu zajímávědec jmenoval Niels Bohr. Byl to ten, kdo dokončil učení Rutherforda, protože před Bohrem se planetární model atomu začal potýkat s obtížemi vysvětlení. Vzhledem k tomu, že se elektron pohybuje kolem jádra podél určité dráhy s akcelerací, dříve nebo později musí spadnout na jádro atomu. Niels Bohr však dokázal, že zákony klasické mechaniky nefungují uvnitř atomu.