Rutherfordov poskus za razprševanje alfa delcev (na kratko)

Ernest Rutherford je eden izmed ustanoviteljev temeljne doktrine notranje strukture atoma. Znanstvenik je bil rojen v Angliji, v družini izseljencev s Škotske. Rutherford je bil četrti otrok v svoji družini, medtem ko je bil najbolj nadarjen. Posebno je prispeval k teoriji strukture atoma.

Začetne zamisli o strukturi atoma

Opozoriti je treba, da je pred izvedenim slavnim Rutherfordovim eksperimentom na razprševanju alfa delcev model Thompsona prevladujoč zamisel o strukturi atoma v tistem času. Ta znanstvenik je bil prepričan, da je pozitivna obremenitev enakomerno napolnila celoten obseg celote kot celote. Negativno nabiti elektroni, Thompson, so mislili, da so bili impregnirani vanj.

Predpogoji za znanstveno revolucijo

Po zaključku študija je Rutherford kot najbolj nadarjen študent prejel pomoč v višini 50 funtov za nadaljnje študije. Zahvaljujoč temu je uspel iti na kolidž na Novi Zelandiji. Poleg tega mladi znanstvenik opravlja izpit na Univerzi v Canterburyju in se začne resno ukvarjati s fiziko in kemijo. Leta 1891 je Rutherford podal svoje prvo poročilo na temo »Razvoj elementov«. V njej je bilo prvič v zgodovini izražena zamisel, da so atomi kompleksne strukture.

Nato je v znanstvenih krogih prevladovala ideja Daltona, da so atomi nedeljivi. Vsem, ki so obkrožili Rutherforda, se je zdelo, da je njegova ideja popolna norost. Mladi znanstveniki so se morali nenehno opravičevati kolegom zaradi svoje "nesmiselnosti". Toda 12 let kasneje je Rutherford še vedno dokazal svoj primer. Rutherford je imel priložnost nadaljevati študij v laboratoriju Cavendish v Angliji, kjer je začel študirati procese ionizacije zraka. Prvo odkritje Rutherforda je bilo alfa in beta žarkov.

Izkušnje Rutherforda

Na kratko o odkritju lahko opišemo takole: leta 1912 je Rutherford skupaj s svojimi pomočniki opravil svoje znane izkušnje - alfa delci so bili izpuščeni iz vodovoda. Vsi delci, razen tistih, ki jih je absorbiral svinec, se gibljejo vzdolž uveljavljenega kanala. Njihov ozek tok je padel na tanek sloj folije. Ta vrstica je bila pravokotna na list. Rutherfordova izkušnja pri razprševanju alfa delcev je dokazala, da so delci, ki so skozi steklo folije skozi in skozi, imenovali tako imenovane scintilacije na zaslonu.

Ta zaslon je bil pokrit s posebno snovjo, ki je začela sijati, ko ga je udaril alfa delec. Prostor med plastjo zlata folija in zaslon je bil napolnjen z vakuumom, tako da alfa delci ne razpršijo v zraku. Takšna naprava je raziskovalcem omogočila opazovanje delcev, ki se razpršijo pod kotom približno 150 °.

Če folija ni bila uporabljena kot ovira za žarke alfa delcev, je bil na zaslonu oblikovan lahki krog scintilacij. Toda takoj, ko so pred svojim žarkom naleteli na pregrado zlate folije, se je slika močno spremenila. Bliskavice se pojavljajo ne le zunaj tega vrha, temveč tudi na nasprotni strani folije. Rutherfordova izkušnja pri razprševanju alfa delcev je pokazala, da večina delcev poteka skozi folijo brez opaznih sprememb v poteku gibanja.

Hkrati so se nekateri delci odmaknili s precej velikim kotom in jih celo vrgli nazaj. Za vsakih 10.000 svobodnih prehodov skozi sloj zlitinske folije se je samo en odstopil za kot več kot 10 ° - izjema je bil eden od delcev odklonjen s takim kotom.

Razlog za odklanjanje alfa delcev

Rutherfordova izkušnja je podrobno preučila in dokazala strukturo atoma. Ta položaj je pokazal, da atom ne predstavlja stalnega izobraževanja. Večina delcev svobodno prehaja skozi folijo, ki je debela en atom. In ker je masa alfa delcev skoraj 8.000 krat večja od mase elektronov, slednji ne morejo bistveno vplivati ​​na trajektorijo alfa delcev. To lahko naredi samo atomsko jedro - telo majhnih dimenzij, ki ima skoraj celotno maso in celotno električno naboj atomov. Takrat je postal pomemben preboj angleškega fizika. Izkušnje Rutherforda veljajo za enega najpomembnejših korakov v razvoju znanosti o notranji strukturi atoma.

Druga odkritja, pridobljena v procesu preučevanja atoma

Te študije so postale neposreden dokaz, da je pozitiven naboj atomu znotraj niza. To območje zaseda zelo majhen prostor v primerjavi z integriranimi dimenzijami. V tako majhni količini se je raztresenje alfa delcev izkazalo za zelo malo verjetno. In tisti delci, ki so šli blizu območja atomskega jedra, so imeli močne odklone od poti, saj so bile odbojne sile med alfa delcem in jedrom atoma zelo močne. Rutherfordova izkušnja pri razprševanju alfa delcev je dokazala verjetnost, da bo alfa delec padel neposredno v jedro. Res je, verjetnost je bila zelo majhna, vendar še vedno ni enaka nič.

To ni bilo edino dejstvo, ki je dokazalo izkušnjo Rutherforda. Strukturo atoma so na kratko preučevali njegovi kolegi, ki so naredili številna druga pomembna odkritja. Poleg poučevanja, da alfa delci hitro premikajo helijeve jedre.

Znanstvenik je lahko opisal strukturo atoma, v katerem jedro zavzema neznaten del celotnega volumna. Njegovi poskusi so pokazali, da je praktično celoten naboj atoma koncentriran znotraj njegovega jedra. V tem primeru pride do obeh deformacij alfa delcev, kot tudi primerov njihovega trka z jedrom.

Rutherfordovi poskusi: jedrski model atoma

Leta 1911 je Rutherford po številnih študijah predlagal model strukture atoma, ki ga je imenoval planetarni. Po tem modelu je notranjost jedra jedro, ki vsebuje praktično celotno maso delca. Elektroni se gibljejo okoli jedra tako kot planeti okoli Sonca. Iz njihove celote se oblikuje tako imenovani elektronski oblak. Atom ima nevtralen naboj, kar dokazujejo izkušnje Rutherforda.

Strukturo atoma se je zanimalo tudi znanstvenik Niels Bohr. Bil je on, ki je dokončal učenje Rutherforda, kajti pred Borom se je planetarni model atoma začel soočati s težavami pri razlagi. Ker se elektron premika okoli jedra ob določeni orbiti s pospeševanjem, prej ali slej mora pasti na jedro atoma. Vendar je Niels Bohr dokazal, da zakoni klasične mehanike ne delujejo znotraj atoma.