Rutherfordin kokemus alfa-hiukkasten sironnasta (lyhyesti)

Ernest Rutherford on yksi atomin sisäisen rakenteen perustavan perustajista. Tiedemies syntyi Englannissa Skotlannin emigranttien perheessä. Rutherford oli perheensä neljäs lapsi, kun hän oli kaikkein lahjakkain. Hän teki erityistä panosta atomin rakenteen teoriaan.

Ensimmäiset ideat atomin rakenteesta

On huomattava, että ennen kuuluisan Rutherfordin kokeilua alfa-hiukkasten hajottamisessa tehtiin ajatus atomin rakenteesta, joka oli tuolloin Thompsonin malli. Tämä tutkija oli varma, että positiivinen varaus täytti tasaisesti koko atomin tilavuuden kokonaan. Negatiivisesti varautuneet elektronit, ajatellut Thompson, olivat ikään kuin impregnoituina siihen.

Tieteellisen vallankumouksen edellytykset

Valmistuttuaan Rutherford lahjakkaimmaksi opiskelijaksi sai 50-kiloisen apurahan jatkotutkimukseen. Tämän ansiosta hän onnistui opiskelemaan Uudessa-Seelannissa. Lisäksi nuori tutkija tutkii Canterburyn yliopistossa ja alkaa vakavasti harjoittaa fysiikkaa ja kemiaa. Vuonna 1891 Rutherford teki ensimmäisen raporttinsa aiheesta "Elementtien kehitys". Siinä historian ensimmäistä kertaa ilmaistiin ajatus siitä, että atomit ovat monimutkaisia rakenteita.

Sitten tieteellisiä piirejä hallitsivat Daltonin käsitys siitä, että atomit ovat jakamattomia. Kaikkien, jotka ympäröivät Rutherfordia, hänen ajatuksensa näytti olevan täydellinen hulluus. Nuoren tutkijan oli jatkuvasti pyysi anteeksi kollegoilta hänen "hölynpölyä". Mutta 12 vuotta myöhemmin Rutherford onnistui edelleen osoittamaan asiansa. Rutherfordilla oli mahdollisuus jatkaa opintojaan Englannin Cavendish-laboratoriossa, jossa hän alkoi opiskella ilman ionisaatioprosesseja. Rutherfordin ensimmäinen löytö oli alfa- ja beetasäteet.

Rutherfordin kokemus

Lyhyt kuvaus löydöstä voidaan kuvata seuraavasti: vuonna 1912 Rutherford ja hänen apulaiset suorittivat kuuluisan kokeilunsa - alfa-hiukkaset olivat peräisin lyijylähteestä. Kaikki hiukkaset, lukuun ottamatta lyijyn imeytynyttä ainetta, liikkuivat pitkin vakiintunutta kanavaa. Heidän kapean virtauksensa putosi ohuelle kalvokerrokselle. Tämä linja oli kohtisuorassa levylle. Rutherfordin kokemus alfa-hiukkasten hajottamisessa osoitti, että hiukkaset, jotka kulkivat kalvon läpi läpi ja läpi, nimitettiin ns.

Tämä näyttö peitettiin erityisellä aineella, joka alkoi hehkua, kun alfa-hiukkanen osui siihen. Kultakerroksen kerroksen ja näytön välinen tila täytettiin tyhjöllä siten, että alfa-hiukkaset eivät haihdu ilmassa. Tällainen laite antoi tutkijoille mahdollisuuden tarkkailla hiukkasia, jotka ovat hajallaan noin 150 ° kulmassa.

Jos kalvoa ei käytetä alfa-hiukkasten säteen esteenä, ruudulle muodostui valoherkku tuoksuista. Mutta heti, kun kultafoliota estettiin säteen edessä, kuva muuttui suuresti. Vilkkuu ilmestyi paitsi tämän muki, myös myös vastakkaisella puolella kalvoa. Rutherfordin kokemus alfa-hiukkasten sironnassa osoitti, että suurin osa hiukkasista kulkee kalvon läpi ilman merkittäviä muutoksia liikkeen liikeradassa.

Samaan aikaan jotkut hiukkaset poikkeaisivat melko suurella kulmalla ja jopa heitettiin takaisin. Jokaiselle 10 000: lle vapaasti kulkevan kultaisen kalvopartikkelikerroksen läpi, vain yksi poikkeutettiin yli 10 asteen kulmassa - poikkeuksena, yksi hiukkasista on poikkeutettu tällaisella kulmalla.

Alfa-hiukkasten taipuman syy

Mitä Rutherfordin kokemus on tutkinut yksityiskohtaisesti ja osoittanut olevan atomin rakenne. Tämä tilanne osoitti, että atomi ei edusta jatkuvaa koulutusta. Suurin osa hiukkasista kulkee vapaasti kalvon läpi yhden atomin paksu. Ja koska alfa-hiukkasen massa on lähes 8 000 kertaa suurempi kuin elektronin massa, jälkimmäinen ei voisi vaikuttaa merkittävästi alfa-hiukkasen liikerataan. Tämä voi tapahtua vain atomiydin - pieni koko, jolla on lähes koko massa ja koko atomin sähkövaraus. Tuolloin se tuli merkittävä läpimurto Englanti fyysikko. Rutherfordin kokemusta pidetään yhtenä tärkeimmistä askeleista atomin sisäisen rakenteen tiedettä kehitettäessä.

Muita löydöksiä, jotka saatiin atomin tutkimusprosessissa

Nämä tutkimukset ovat osoittautuneet suoriksi todisteiksi siitä, että atomin positiivinen varaus on sen ydin. Tällä alueella on hyvin pieni tila suhteessa sen kiinteisiin ulottuvuuksiin. Tällaisessa pienessä tilassa alfa-hiukkasten hajottaminen osoittautui erittäin epätodennäköiseksi. Ja ne atomit, jotka kulkivat lähelle atomiympyrän aluetta, kokivat jyrkät poikkeamat reitistä, koska alfahiukkasten ja atomin ytimen väliset repulsioivat voimat olivat hyvin voimakkaita. Rutherfordin kokemus alfa-hiukkasten hajottamisessa on osoittanut todennäköisyyden, että alfa-hiukkanen putoaa suoraan ytimeen. Totta, todennäköisyys oli hyvin pieni, mutta ei kuitenkaan yhtä kuin nolla.

Tämä ei ollut ainoa seikka, joka osoittautui Rutherfordin kokemukseksi. Hänen kollegansa tutkivat lyhyesti atomin rakennetta, joka teki useita muita tärkeitä löytöjä. Sen lisäksi, että alfa-hiukkaset ovat nopeasti liikkuvia helium-ytimiä.

Tutkija pystyi kuvaamaan atomin rakennetta, jossa ytimessä on merkityksetön osa koko tilavuudesta. Hänen kokeet osoittavat, että käytännöllisesti katsoen koko atomin varaus keskittyy sen ytimeen. Tällöin esiintyy molempia alfa-hiukkasten taipumisnopeuksia sekä tapauksia, joissa ne törmäävät ytimeen.

Rutherfordin kokeet: atomin ydinmalli

Vuonna 1911 Rutherford ehdotti monien tutkimusten jälkeen atomien rakenteen mallia, jota hän kutsui planeettaksi. Tämän mallin mukaan atomin sisällä on ydin, joka sisältää hiukkasen käytännöllisesti katsoen koko massan. Elektronit liikkuvat ytimen ympärillä samalla tavoin kuin aurinkoiset planeetit. Kokonaisuudestaan muodostuu niin kutsuttu sähköinen pilvi. Atomin neutraali varaus, kuten Rutherfordin kokemus osoittaa.

Atomin rakenne oli edelleen kiinnostunut tutkija nimeltä Niels Bohr. Hän viimeisteli Rutherfordin opetukset, sillä ennen Bohrin atomin planetaarinen malli alkoi selittyä vaikeuksista. Koska elektroni liikkuu ytimen ympärillä tiettyyn kiertonopeuteen, ennemmin tai myöhemmin sen täytyy laskea atomin ytimeen. Niels Bohr pystyi kuitenkin osoittamaan, että klassisen mekaniikan lait eivät toimi atomissa.