Експериментът на Ръдърфорд за разсейване на алфа частици (за кратко)

Ърнест Ръдърфорд е един от основателите на фундаменталната доктрина за вътрешната структура на атома. Учен е роден в Англия, в семейство емигранти от Шотландия. Ръдърфорд е четвъртото дете в семейството му, докато е най-талантливото. Той направи специален принос към теорията за структурата на атома.

Първоначални идеи за структурата на атома

Трябва да се отбележи, че преди да се проведе известните експерименти Rutherford по разсейване на алфа частици, доминираща в това време идеята за структурата на атома е модел на Томпсън. Този учен е сигурен, че положителната заряд равномерно запълва целия обем на атома като цяло. Отрицателно заредените електрони, помисли си Томпсън, бяха като импрегнирани в него.

Предпоставки за научна революция

След дипломирането, Ръдърфорд, като най-талантливия студент, получил 50-лири стипендия за по-нататъшно обучение. Благодарение на това той успя да отиде в колеж в Нова Зеландия. Освен това младият учен взема изпити в университета в Кентърбъри и започва сериозно да се занимава с физика и химия. През 1891 г. Ръдърфорд прави първия си доклад на тема "Еволюцията на елементите". В него за първи път в историята се изрази идеята, че атомите са сложни структури.

След това в научните среди идеята за Далтон доминираше, че атомите са неделими. На всички онези, които обграждаха Ръдърфорд, идеята му изглеждаше съвършена лудост. Младият учен трябва непрекъснато да се извинява на колегите си за "глупостите". Но 12 години по-късно, Ръдърфорд все още успя да докаже своя случай. Ръдърфорд имаше шанса да продължи обучението си в лабораторията "Кавендиш" в Англия, където започна да изследва процесите на йонизация на въздуха. Първото откритие на Ръдърфорд е алфа и бета лъчи.

Опитът на Ръдърфорд

Накратко за отварянето може да каже така: през 1912 г., Ръдърфорд и неговите помощници имаха известната си експеримент - алфа-частици, отделяни от източника на води. Всички частици, с изключение на тези, които бяха погълнати от оловото, се движеха по установения канал. Тесният им поток падаше върху тънък слой фолио. Тази линия беше перпендикулярна на листа. Опитът на Ръдърфорд в разсейването на алфа частици доказва, че частиците, които преминават през фолиото през и през него, се наричат ​​така наречените сцинтилации на екрана.

Този екран беше покрит със специална субстанция, която започна да свети, когато удари алфа частица. Пространството между слоя златно фолио и екранът се запълва с вакуум, така че алфа-частиците да не се разпръскват във въздуха. Това устройство позволява на изследователите да наблюдават частици, които се разпръскват под ъгъл от около 150 °.

Ако фолиото не се използва като пречка за лъча от алфа частици, на екрана се образува лек кръг сцинтилации. Но веднага щом се сблъскаха с преграда от златно фолио преди лъча, картината се промени много. Светлини се появиха не само извън тази чаша, но и от другата страна на фолиото. Опитът на Ръдърфорд в разсейването на алфа частици показва, че повечето частици преминават през фолиото без видими промени в траекторията на движението.

В същото време някои частици се отклоняваха по доста голям ъгъл и дори бяха отхвърлени. За всеки 10 000, които свободно преминават през слоя златни фолийни частици, само един се отклонява под ъгъл по-голям от 10 ° - като изключение, една от частиците се отклонява от такъв ъгъл.

Причината за отклоняване на алфа частици

Това, което опитът на Ръдърфорд е изследвал подробно и доказал е структурата на атома. Тази ситуация показва, че атомът не представлява непрекъснато образование. Повечето от частиците преминават свободно през фолио с дебелина един атом. И тъй като масата на алфа-частиците е почти 8 000 пъти по-голяма от масата на електрона, последната не може да повлияе значително на траекторията на алфа-частиците. Това може да се направи само от атомно ядро ​​- тяло с малки размери, притежаващо почти цялата маса и целия електрически заряд на атома. По това време той стана значителен пробив на английския физик. Опитът на Ръдърфорд се смята за една от най-важните стъпки в развитието на науката за вътрешната структура на атома.

Други открития, получени в процеса на изучаване на атома

Тези проучвания са станали преки доказателства, че положителния заряд на атома е в ядрото му. Тази област заема много малко пространство в сравнение с нейните интегрални размери. При такъв малък обем разсейването на алфа частици се оказва много малко вероятно. Тези частици, които преминават в близост атомното ядро, тествани резки отклонения от пътя, защото силата на отблъскване между частиците алфа и атомни ядра бяха много мощен. експерименти Ръдърфорд за разсейване на алфа частици показват вероятността частицата алфа получава директно в ядрото. Вярно е, че вероятността е била много малка, но все още не е равна на нула.

Това не е единственият факт, който доказва опита на Ръдърфорд. Структурата на атома беше за кратко проучена от колегите му, които направиха редица други важни открития. В допълнение към учението, че алфа-частиците се движат бързо с хелиеви ядра.

Ученият е способен да опише структурата на атома, в която ядрото заема незначителна част от целия обем. Неговите експерименти показват, че практически цялото зареждане на един атом е концентрирано в своето ядро. В този случай възникват и случаи на деформация на алфа частици, както и случаи на сблъсък с ядрото.

Експериментите на Ръдърфорд: ядреният модел на атома

През 1911 г., след многобройни проучвания, Ръдърфорд предлага модел на структурата на атома, който нарича планетарен. Съгласно този модел вътре в атома има ядро, което съдържа практически цялата маса на частицата. Електроните се движат около ядрото точно като планетите около Слънцето. От техния съвкупност се формира така нареченият електронен облак. Атомът има неутрален заряд, както показва опитът на Ръдърфорд.

Структурата на атома допълнително се интересува от учения, наречен Нилс Бор. Той е завършил учението на Ръдърфорд, защото преди Бор планетарният модел на атома започва да се сблъсква с трудности при обяснението. Тъй като електронът се движи около ядрото по определена орбита с ускорение, рано или късно той трябва да падне върху ядрото на атома. Но Нилс Бор успя да докаже, че законите на класическата механика не работят в атома.