Experimentul Rutherford privind împrăștierea particulelor alfa (pe scurt)

Ernest Rutherford este unul dintre fondatorii doctrinei fundamentale a structurii interne a atomului. Un om de știință sa născut în Anglia, într-o familie de emigranți din Scoția. Rutherford a fost al patrulea copil din familia sa, fiind totodată cel mai talentat. El a adus o contribuție specială la teoria structurii atomului.

Idei inițiale despre structura atomului

Trebuie remarcat faptul că, înainte de faimosul experiment al lui Rutherford cu privire la împrăștierea particulelor alfa, modelul Thompson era ideea dominantă a structurii atomului de atunci. Acest om de știință era sigur că încărcătura pozitivă a umplut uniform întregul volum al atomului ca un întreg. "Electronii încărcați negativ, gândi Thompson, erau ca și cum ar fi impregnați în ea.

Cerințe preliminare pentru revoluția științifică

După absolvire, Rutherford, cel mai talentat student, a primit un grant de 50 de lire sterline pentru studiul ulterior. Datorită acestui fapt, el a reușit să meargă la colegiu în Noua Zeelandă. În plus, tânărul om de știință efectuează examene la Universitatea Canterbury și începe să se angajeze serios în fizică și chimie. În 1891, Rutherford a făcut primul său raport pe tema "Evoluția elementelor". În el, pentru prima dată în istorie, sa exprimat ideea că atomii sunt structuri complexe.

Apoi, în cercurile științifice, ideea de Dalton a dominat faptul că atomii sunt indivizibili. Pentru toți cei care îl înconjurau pe Rutherford, ideea lui părea a fi nebunie perfectă. Tânărul om de știință a trebuit să-și ceară scuze colegilor pentru "prostii" lui. Dar, 12 ani mai târziu, Rutherford a reușit încă să-și dovedească cazul. Rutherford a avut șansa de a-și continua studiile la Laboratorul Cavendish din Anglia, unde a început să studieze procesele de ionizare a aerului. Prima descoperire a lui Rutherford a fost razele alfa și beta.

Experiența lui Rutherford

Pe scurt despre descoperire pot fi descrise după cum urmează: în 1912, Rutherford împreună cu asistenții săi au realizat experiența sa celebră - particulele alfa au fost emise dintr-o sursă de plumb. Toate particulele, cu excepția celor absorbite de plumb, se mișcau de-a lungul canalului stabilit. Fluxul lor îngust a căzut pe un strat subțire de folie. Această linie era perpendiculară pe foaie. Experiența lui Rutherford în împrăștierea particulelor alfa a demonstrat că particulele care au trecut prin foaia de folie prin și peste, numite așa-numitele scintilații pe ecran.

Acest ecran a fost acoperit cu o substanță specială, care a început să strălucească când o particulă alfa a lovit-o. Spațiul dintre strat folie de aur iar ecranul a fost umplut cu vid, astfel încât particulele alfa nu se împrăștie în aer. Un astfel de dispozitiv a permis cercetătorilor să observe particule care se riscă într-un unghi de aproximativ 150 °.

Dacă folia nu a fost folosită ca un obstacol pentru un fascicul de particule alfa, pe ecran s-a format un cerc ușor de scintilații. Dar, de îndată ce au înfruntat o barieră de folie de aur înaintea fasciculului, imaginea sa schimbat foarte mult. Clipește apare nu numai în afara acestei cani, ci și pe partea opusă a foliei. Experiența lui Rutherford în împrăștierea particulelor alfa a arătat că majoritatea particulelor trec prin folie fără modificări vizibile în traiectoria mișcării.

În același timp, unele particule s-au deviat la un unghi destul de mare și chiar au fost aruncate înapoi. Pentru fiecare 10.000 care trec liber prin stratul de particule din folie de aur, numai unul devia unghi mai mare de 10 ° - ca excepție, una dintre particule a fost deviată de un astfel de unghi.

Motivul pentru deflectarea particulelor alfa

Experiența lui Rutherford a fost examinată în detaliu și a demonstrat structura atomului. Această situație a indicat faptul că atomul nu reprezintă o educație continuă. Majoritatea particulelor trec liber printr-o folie cu un atom de grosime. Și din moment ce masa particulei alfa este de aproape 8000 de ori mai mare decât masa electronului, aceasta nu poate afecta în mod semnificativ traiectoria particulei alfa. Acest lucru ar putea fi realizat doar de un nucleu atomic - un corp de dimensiuni mici, care posedă aproape întreaga masă și întreaga sarcină electrică a atomului. La acea vreme a devenit o descoperire semnificativă a fizicianului englez. Experiența lui Rutherford este considerată unul dintre cei mai importanți pași în dezvoltarea științei structurii interne a atomului.

Alte descoperiri obținute în procesul de studiere a atomului

Aceste studii au devenit dovada directă a faptului că sarcina pozitivă a atomului este în nucleul său. Această zonă ocupă un spațiu foarte mic în comparație cu dimensiunile sale integrale. Într-un astfel de volum mic, împrăștierea particulelor alfa sa dovedit foarte puțin probabilă. Iar acele particule care au trecut în apropierea regiunii nucleului atomic au cunoscut abateri abrupte de la traiectorie, deoarece forțele repulsive dintre particula alfa și nucleul atomului au fost foarte puternice. Experiența lui Rutherford în împrăștierea particulelor alfa a demonstrat probabilitatea ca o particulă alfa să cadă direct în nucleu. Adevărat, probabilitatea era foarte mică, dar totuși nu era egală cu zero.

Acesta nu a fost singurul fapt care a dovedit experiența lui Rutherford. Structura atomului a fost studiată pe scurt de colegii săi, care au făcut o serie de alte descoperiri importante. În plus față de învățarea că particulele alfa se mișcă rapid nuclee de heliu.

Omul de știință a fost capabil să descrie structura atomului, în care nucleul ocupă o parte nesemnificativă din întregul volum. Experimentele sale au arătat că practic toată încărcarea unui atom este concentrată în nucleul său. În acest caz, apar atât cazuri de deformare a particulelor alfa, cât și cazuri de coliziune cu nucleul.

Experimentele lui Rutherford: modelul nuclear al unui atom

În 1911, după numeroase studii, Rutherford a propus un model al structurii atomului, pe care el la numit planetă. Conform acestui model, în interiorul atomului există un nucleu, care conține practic toată masa particulei. Electronii se mișcă în jurul nucleului, la fel ca planetele din jurul Soarelui. Din totalitatea lor se formează un așa-numit nor electronic. Atomul are o sarcină neutră, după cum arată experiența lui Rutherford.

Structura atomului era în continuare interesată de omul de știință numit Niels Bohr. El a finalizat învățătura lui Rutherford, pentru că înainte de Bohr modelul planetar al atomului a început să se confrunte cu dificultăți de explicație. Deoarece electronul se deplasează în jurul nucleului de-a lungul unei anumite orbite cu accelerație, mai devreme sau mai târziu trebuie să cadă pe nucleul atomului. Cu toate acestea, Niels Bohr a reușit să demonstreze că legile mecanicii clasice nu funcționează în interiorul atomului.