Ядерная модель атома. Опыты Резерфорда. Теория Бора.

Элементы атомной физики

 

 

В 1905 году Дж. Томсоном была предложена модель атома, который представлял собой шар с равномерно распределенным положительным зарядом, внутри которого находятся электроны.

В 1911 году Резерфорд, бомбардируя a-частицами (м/с) металлическую фольгу, определял углы их рассеяния на атомах мишени, регистрируя сцинтилляциями на экране, покрытом сернистым цинком.

Так как a-частицы отклонялись на большой угол, Резерфорд пришел к выводу о существовании ядра атома, в котором сосредоточен весь положительный заряд и почти вся масса атома.

Ядро создает сильное электрическое поле, так как имеет малый объем. Резерфорд разработал количественную теорию рассеяния a-частиц по углам которая предполагала взаимодействие a-частицы и ядра атома по закону Кулона как для точечных зарядов

a-частица при центральном попадании в ядро сближается на расстояние которое можно найти. Посчитав. Что вся кинетическая энергия a-частицы расходуется на потенциальную энергию взаимного отталкивания

=

При подстановке значений получаем, что размер ядра мал

м.

Возникшее противоречие ядерной модели атома с классической электродинамикой (которое заключалось в том, что электрон, двигаясь ускоренно, должен терять энергию на излучение электромагнитных волн и за короткое время ~10^-13с упасть на ядро), было разрешено Нильсом Бором в 1913 году. Бор ввел предположения, противоречащие классическим представлениям.

1. Атом может находиться в определенных энергетических состояниях, при которых он не излучает. Из бесконечного множества эл. орбит в действительности реализуются только дискретные орбиты, удовлетворяющие квантовым условиям.

2. При переходе атома с одного энергетического состояния с энергий в другое с излучается или поглощается квантовая энергия .

.

Стационарные орбиты электрона определяются главным квантовым числом, которое разрешает только определенные значения момента импульса электрона.

Существование дискретных уровней энергии атома было доказано немецкими физиками Франком и Герцем (1914 г.). В этих опытах использовался триод, заполненный парами ртути. Между К и С создавалось ускоряющее напряжение, которое плавно менялось, а между С и А - постоянное задерживающее напряжение. Зависимость анодного тока I от ускор. напряжения U, полученная в опыте, оказалось, имела максимумы. Это свидетельствовало о том, что при соударениях электронов с атомами электроны могут испытывать неупругие столкновения, когда его энергия равна энергии возбуждения атома.