6. Модель атома Томсона.
В
конце 19-в нач.20-го веков велись интенсивные
исследования, направленные на изучение
структуры вещества. В то время о строении
в-ва было известно: 1)Все тела состоят
из атомов и молекул.2)Атомы и молекулы
являются нейтральными.3)Сущ-ют «+»и «-»
ионы.4)Носителем «-» заряда
явл.электрон.5)Атомы излучают и поглощают
эл-магнитн.волны, причем в спектре
поглощения и излучения набл. опред.
законом-ти.На основании этих данных
Томсон высказал предположение, что
атомы состоят из электронов и
положит.заряженной материи, структура
которой в то время была неизвестна.Согласно
этой модели весь объем атома заполнен
положит.заряженной материей с некоторой
объемной плотностью. Электроны внутри
атома, взаимодействуя с положит.заряженной
материей по закону Кулона находятся в
покое.Согласно этой модели излучение
атомов обусловлено отклонением
электронов от положения равновесия.
При отклонении электрона от положения
равновесия, возникают силы, которые
стремятся возвратить его в положение
равновесия. Благодаря этому возникают
колебания электрона около положения
равновесия. Эти колебания обуславливают
излучение атомов. Частота излучаемых
волн определяется частотой с которой
колеблются электроны.
7.Модель атома Резерфорда
Резерфорд предпринял попытку исследовать структуру «+» заряженной материи внутри атома. Для этого он брал источник α-частиц после рассеяния на тонкой фольге,которую изготавливали из различных Ме(медь,золото). Фольга бралась достаточно тонкой, чтобы избежать многократных рассеяний, т.е. чтобы наблюдаемое отклонение α-частиц было результатом одного рассеяния. Число α-частиц, рассеиваемых атомами мишени на различные углы подсчитывалось с помощью специальных счетчиков.
Как известно, α-частицы – это ядра атома гелия, значит масса α-частиц намного больше, чем масса электрона, поэтому при прохождении α-частицы через атом электроны должны слабо влиять на характер движения α-частицы. Поскольку масса атома намного больше массы электрона, то практически вся масса атома сосредоточена в «+» заряженной части атома. Таким образом, на характер движения α-частиц в основном влияет положит.заряженная часть атома. Результаты экспериментов, которые провел Резерфорд показали,что практически все α-частицы пролетают сквозь фольгу не отклоняясь и лишь небольшая часть отлетает обратно. Из этих рез-в следует,что «+» заряд в атоме распределен не по всему атому, а сосредоточен в небольшой части. Это следует из след.рассуждений:Если бы положит.заряд был размазан по всему атому, то как можно легко показать, что уменьшении прицельного расстояния отклонение α-частицы от первоначальной траектории должно уменьшаться, и отклонение α-частицы на углы большие чем П/2 невозможно. Резерфорд наблюдал в своих экспериментах, что некоторые α-частицы отклонялись на 180 градусов. Он проивез вычисления, которые показали, что «+» заряженная материя в атоме сосредоточена в очень небольшом объёме, размера порядка 10-12 см. Эта область атома была названа ядром. Эксперим.исследования проведенные Резерфордом привели к след.результатам:
-Положит.заряд атома сосредоточен в области 10-12 см.
-Вокруг ядра движутся электроны, поскольку размеры атома имеют порядок 10-8 см, то можно заключить, что расстояние электронов от ядра имеет тот же порядок.
-Поскольку масса электронов очень мала по сравнению с массой атомов, то следовательно практически вся масса атомов сосредоточена в ядре.
На основании этих данных Резерфорд построил планетарную модель атома: в центре нах-ся тяжёлое положит.заряженное ядро, вокруг которого подобно планетам вращаются легкие отрицат.заряженные электроны.Предложенная Резерфордом планет.модель имеет ряд серьёзных недостатков:
-Из-за наличия центростремит.ускорения у движущихся вокруг ядра электронов согласно классич.механике они должны непрерывно излучать эл.магн.волны. В рез-те потери энергии на излучение радиус вращения электронов должен непрерывно уменьшаться и в конце концов электроны должны упасть на ядро. Т.е. с т.зр. классич. физики атом в виде планетарной можели можен вообще не существовать.
-С т.зр.классчи.физики частота излучения атомов должна совпадать с частотой обращения электронов и содержать так же частоты кратные этой основной частоте, такой характер спектра излучения нах-ся в полном противоречии с наблюдаемыми закономерностями атомов спектра
-С классической т.зр.электрон может описывать вокруг ядра всевозможные орбиты, обладая непрерывным спектром энергии, из теории излучения абс.черного тела, теории теплоемкости и опытов Франка-Герца следует что электроны в атомах нах-ся в дискретных атомных состояниях, т.е. электроны в атомах движутся по опред.орбитам, такой характер движения электронов в атоме нах-ся в противоречии с классической планетарной моделью атома.
Из опытов Резерфорда следует планетарная модель атома. С другой стороны исходя из планетарной модели атома и пользуясь представлениями классической физики, оказалось невозможным объяснить целый ряд экспериментальных фактов. Поэтому необходимо было ввести в физику новые представления. Этот шаг был сделан Бором.