Фізика — 11 клас
Досвіди Резерфорда по розсіюванню а-часток. Ядерна модель атома. Квантові постулати Бору.
Слово «атом» у перекладі із грецького означає «неподільний». Під атомом довгий час, аж до початку XX в., мали на увазі дрібні неподільні частки речовини. До початку XX в. у науці нагромадилося багато фактів, що говорили про складну будову атомів.
Більші успіхи в дослідженні будови атомів були досягнуті в досвідах англійського вченого ернеста Резерфорда по розсіюванню а-часток при проходженні через тонкі шари речовини. У цих досвідах вузький пучок а-часток, що випускаються радіоактивною речовиною, направлявся на тонку золоту фольгу. За фольгою містився екран, здатний світитися під ударами швидких часток. Було виявлено, що більшість а-часток відхиляється від прямолінійного поширення після проходження фольги, тобто розсіюється, а деякі а-частки взагалі відкидаються назад. Розсіювання а-часток Резерфорд пояснив тим, що позитивний заряд не розподілений рівномірно в кулі радіусом 10^~10м, як припускали раніше, а сосре-доточений у центральній частині атома — атомному ядрі. При проходженні біля ядра а-частка, имею-щая позитивний заряд, відштовхується від нього, а при влученні в ядро — відкидається в протилежному напрямку. Так поводяться частки, що мають однаковий заряд, отже, існує центральна позитивно заряджена частина атома, у якій зосереджена значна маса атома. Розрахунки показали, що для объясне-ния досвідів потрібно прийняти радіус атомного ядра рівним приблизно 10^~15 м.
Резерфорд припустив, що атом улаштований по-добно планетарній системі. Суть моделі будови атома по Резерфорду полягає в наступному: у центрі атома перебуває позитивно заряджене ядро, у якому зосереджена вся маса, навколо ядра по кругових орбітах на більших відстанях обертаються електрони (як планети навколо Сонця). Заряд ядра збігається з номером хімічного елемента в таблиці Менделєєва.
Планетарна модель будови атома по Резерфорду не змогла пояснити ряд відомих фактів: електрон, що має заряд, повинен за рахунок кулонів-ских сил притягання впасти на ядро, а атом — це стійка система; при русі по круговій орбіті, наближаючись до ядра, електрон в атомі повинен випромінювати електромагнітні хвилі всіляких частот, тобто випромінюване світло повинен мати безперервний спектр, на практиці ж виходять інше: електрони атомів випромінюють світло, що має лінійчатий спектр. Дозволити протиріччя планетарної ядерної моделі будови атома першим спробував датський фізик Ні лье Бор.
В основу своєї теорії Бор поклав два постулати. Перший постулат: атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних або квантових станах, кожному з яких відповідає своя енергія; у стаціонарному стані атом не випромінює Це означає, що електрон (наприклад, в атомі водню) може перебувати на декількох цілком певних орбітах. Кожній орбіті електрона відповідає цілком певна енергія.
Другий постулат: при переході з одного стаціонарного стану в інше випускається або поглинається квант електромагнітного випромінювання. Енергія фотона дорівнює різниці енергій атома у двох станах: , де
h — постійна Планка.
При переході електрона із ближньої орбіти на більше вилучену атомна система поглинає квант енергії. При переході з більше вилученої орбіти електрона на ближню орбіту стосовно ядра атомна система випромінює квант енергії