17.Атомның ядролық моделі, оның классикалық физика заңдарымен үйлеспеуі.

20 Ғ бас кезінде ешқандай күмәнсыз бар екендігі мойындалды.

Томдар реттік шамасы 10^-10 м болатын электрлік жүйк құрайтындығы тағайындалды. Енді күн тәртібіне атом құрылымы құрылымы қандай деген мәселе қойылды. Атом құрылысы туралы бірқатар пікірлер айтылды; атомның модельдері ұсынылды.

Томсон моделі – бұл ғылыми деректерге сүйеніп ұсынылған атомның алғашқы физикалық моделі. Бұл модель тікелей тәжірибеге негізделмегендіктен болжау ғана еді. Осы моделге сәйкес атомның оң заряды сфера тәрізді атомды біркелкі толтырып тұруға тиіс,ал оның ішіндегі нүктелік теріс зарядтар – электрондар атом бүтіндей бейтарап болатындай мөлшерде сфераның әр жерінде орналасқан болады. Томсон моделі Лоренцтің классикалық электрондық теориясымен үйлесім тапты; осы теорияға сәйкес атомдар гормоникалық осциллятор болып табылады. Атом- осцилляторда теріс зарядталған бөлшектер электромагниттік тоқын әсерінен

гармоникалық тербелістер жасауға қабілетті деп саналды. Ал Томсон моделіне сәйкес атом ішіндегі электронға квази серпімді күш әсер етеді де, ол гармоникалық тербелітер жасай алады. Осылай қабылдау арқылы заттың көптеген оптикалық қасиеттерін, мысалы, атомның монохорат толқын шығаруын түсіндіру, жарық дисперсиясын, яғни сыну көрсеткішінің жиілікке тәуелділігін түсіндіру мүмкін болды.

Мұны Томсон моделінің расталуы ретінде қаратыруға болатн еді. Бірақ кейіннен осы модельдің жарамсыздығы анықталды. Томсон моделіне сәйкес атом ω негізгі жиілікті және оның 2ω, 3ω,.. гармоникаларын шығара алады. Бұл тәжірибегге қайшы.Жалпы Томсон моделі көптеген күдік туғызды. Мысалы, оң зарядталған атом сферасының материалдық табиғаты түсініксіз болды; спектрлік заңдылықтарды және толып жатқан басқа құбылыстарды түсіндіре алмады.

Резерфорд тәжірибелері. 1911ж Резерфорд атомның жаңа ядролық моделін ұсынды. α-бөлшектер шапшаң қозғалатын ауыр болшектер, сондықтан α бөлшектер басқа заттың атомдарымен соқтығысқанда атомдардың ішіне енуі мүмкін. Тезерфорд осы жағдайда пайдаланған. Осы тәжірибеде қорғасын контейнер (1) ішіне α бөлшектер көзі-радий түйіршігі орналастырылады.

α – бөлшектердің жіңішке шоғы (3) (радиоактивті зат шығаратын гелий иондары) жұқа металл фольгаға бағытталады.Фольгадан кейін экран (5) орналастырылған; ол зарядталлған жылдам бөлшектер соғылғанда жылт етіп жарық шығаратын қабілеті бар мырыш сульфидімен қапталған(3.2- сурет). Экрандағы осы жарқ етулердің микроскоп (6) көмегімен көзбен бақылауға болады, α бөлшектердің ауа молекулаларымен соқтығысып шашырауын болдырмау үшін қондырғы түгелдей ауасы сорылған қорапта орналастырылған.

Томсон моделіне сәйкес α-бөлшектер үлкен бұрыштарға ауытқымау деп күтілді. Өйткені электрондар α бөлшектерден әлдеқайда жеңіл және α бөлшектерді қатты тебетіндей шоғырланған ауыр зарядтал осы модельде жоқ.(3.3а-сурет). Резерфорд алған осы тәжірибе нәтижелері осы болжамдарға қайша келді. α бөшектердің басым көпшілігі фольгадан негізінен бос кеңістіктен өткендей

түзу сызықты жолынан ауытқымай өтетіндігі байқалған. Мәселен, қалыңдығы 4*10^-7м алтын фольгадан өткенде α бөлшектердің көпшілігі түзу сызықты жолдан 1-2⁰-тан аспайтын бұрыштарға ауытқыған.

Бастапқы қозғалыс бағытынан ауытқыған α бөлшектерге келсек, өте үлкен бұрыштарға, кейде 180⁰-қа дейінгі бұршқа аздаған ғана αбөлшектер шашырайды.Резерфордтың пікірі бойнша бұл оң зарядталған α–бөлшектер кеңістіктің өте кішкентай аймағында шоғырланған ауып оң зарядтың тебуіне душар болған жағдайда ғана мүмкін болады.(3.3-сурет)

Резерфорд былай ұйғарды:атом өте кішкентай, бірақ ауыр, оң зарядталған ядродан және қайсыбір қашықтықта қоршаған электрондардан тұрады, өйткені,егер олар тыныштықта болса, онда электрлік кулондық тарту әсерінен яроға құлаған болар еді. Резерфордтың бағалауы бойынша ядро мөлшерінің шамасы 10^-15-10^-14 м болуға тиіс. Кинетиикалық теориядан, әсіресе Эйнштейннің броундық қозғалысты талдау жүргізуінен атом мөлшерінің реттік шамасы 10^-10м болып бағаланды. Бұл электрондар ядродан шамамен 10⁴-10⁵ ядро диаметріндей қашықтықта болуға тиіс, яғни атомның басым бөлігі бос кеңістің болады.

Резерфорд атом құрылысы планеталар жүйесіне ұқсас деген жорамалды ұсынды.

Атомның планетарлық моделінің классикалық физика көріністерімен үйлеспеуі. Ядро айналасында қозғалатын электрондардың центрге тартқыш үдеуі бола-тындықтан олар үздіксіз электромагниттік толқындар шығаруы тиіс. Сәуле шығару-дан энергияның шығынға ұшырап, азаюы нәтижесінде электрондар орбитасының радиусы үздіксіз кішірейе беруге тиіс, ең соңында электрон ядроға құлауға тиіс, яғни классикалық физика тұрғысынан планетарлық модель түріндегі атом жалпы өмір сүре алмайды (2.7-сурет).

Классикалық физика тұрғысынан атом шығаратын сәуле жиілігі электрондардың айналу жиілігімен дәл келуге тиіс және осы негізгі жиілікке еселі жиіліктерде құрамында болуға тиіс. Сәуле спектрінің осындай сипаты атомдық спектрлерде байқалатын заңдылықтарға толық қарама-қайшы келеді. Сонымен, бір жағынан Резерфорд тәжірибелері атомның плане-тарлық моделін растайды. Екінші жағынан бірқатар тағайындалған эксперименттік деректер мен заңдылықтарды атомның планетарлық моделіне сүйеніп және классикалық физика көріністерін пайдаланып түсіндіру мүмкін болмайды.