Jēdziens, ka atomi irmazākās vielas daļiņas pirmo reizi parādījās senās Grieķijas laikos. Tomēr tikai XVIII gs. Beigās, pateicoties tādu zinātnieku darbam kā A. Lavoisier, M. V. Lomonosovs un daži citi, tika pierādīts, ka atomi tiešām pastāv. Tomēr šajās dienās neviens nezināja, kāda bija viņu iekšējā struktūra. Zinātnieki joprojām uzskatīja atomus par nedalāmiem "ķieģeļiem", no kuriem viss ir saistīts.
Mēģinājumi izskaidrot atoma struktūru
Kas ierosināja atomu struktūras modelivispirms zinātnieki? Pirmais mēģinājums izveidot šo daļiņu modeli piederēja J. Thomson. Tomēr to nevar saukt par veiksmīgu vārda pilnā nozīmē. Galu galā, Thomson uzskatīja, ka atoms ir sfēriska un elektriski neitrāla sistēma. Šajā gadījumā zinātnieks uzskatīja, ka pozitīvais lādiņš ir vienmērīgi sadalīts visā šīs bumbas tilpumā, un tā iekšpusē ir negatīvi lādēts kodols. Visi zinātnieka mēģinājumi izskaidrot atomu iekšējo struktūru bija neveiksmīgi. Ernests Rutherfords ir tas, kurš dažus gadus pēc tam, kad Thomson izvirzīja savu teoriju, ierosināja atomu struktūras struktūru.
Pētniecības vēsture
Elektrolīzes pētījumu izmantošana 1833. gadāFaradejs varēja konstatēt, ka elektrolīta šķīduma strāva ir uzlādētu daļiņu vai jonu plūsma. Pamatojoties uz šiem pētījumiem, viņš spēja noteikt minimālo jonu lādiņu. Arī svarīgu lomu šīs virziena attīstībā fizikā spēlēja vietējais ķīmiķis DI Mendelejevs. Viņš bija tas, kurš vispirms izvirzīja zinātnieku aprindās jautājumu, ka visiem atomiem var būt vienāds raksturs. Mēs redzam, ka pirms Rutherfordas atoma struktūras kodolprojekta pirmās ierosināšanas, daudzi zinātnieki veica lielu skaitu tikpat svarīgu eksperimentu. Viņi uzlaboja materiāla struktūras atomu teoriju.
Pirmie eksperimenti
Rutherford ir patiešām izcili.zinātnieki, jo viņa atklājumi pārvērtīja materiāla struktūras ideju. 1911. gadā viņš varēja izveidot eksperimentu, ar kura palīdzību pētnieki varēja aplūkot atoma noslēpumainos dziļumus, gūt priekšstatu par tās iekšējo struktūru. Pirmos eksperimentus veica zinātnieki ar citu pētnieku atbalstu, bet galvenā loma atklājumā bija Rutherford.
Eksperiments
Dabisko radioaktīvo avotu izmantošanastarojums Rezerfords spēja uzbūvēt lielgabalu, kas izstaroja alfa daļiņu straumi. Tā bija kastīte no svina, kuras iekšpusē bija radioaktīva viela. Lielgabalā atradās sprauga, pateicoties kurai visas alfa daļiņas nokrita uz svina ekrāna. Viņi varēja izlidot tikai caur slotu. Šim radioaktīvo daļiņu staram ceļā stāvēja vairāki citi vairogi.
Viņi atdalīja daļiņas, no kurām novirzījāsiepriekš iestatītais virziens. Stingri koncentrēta alfa daļiņu plūsma trāpīja mērķī. Rezerfords kā mērķi izmantoja plānu zelta folijas loksni. Pēc tam, kad daļiņas ietriecās šajā loksnē, tās turpināja kustību un galu galā nokrita uz luminiscējošā ekrāna, kas tika uzstādīts aiz šī mērķa. Kad alfa daļiņas nokļuva šajā ekrānā, tika reģistrētas zibspuldzes, pēc kurām zinātnieks varēja spriest, cik daudz daļiņu novirzījās no sākotnējā virziena, saduroties ar foliju, un kāds bija šīs novirzes lielums.
Atšķirības no iepriekšējiem eksperimentiem
Skolēni un studenti, kas interesējaskurš ierosināja atoma struktūras kodola modeli, tam būtu jāzina: līdzīgi eksperimenti tika veikti arī fizikā pirms Lutherforda. Viņu galvenā ideja bija savākt pēc iespējas vairāk informācijas par atoma struktūru no daļiņu novirzēm no sākotnējās trajektorijas. Visi šie pētījumi ir noveduši pie noteikta informācijas apjoma uzkrāšanās zinātnē, rosinājuši domāt par vismazāko daļiņu iekšējo struktūru.
Jau 20. gadsimta sākumā zinātnieki to zinājaatoms satur elektronus, kuriem ir negatīvs lādiņš. Bet vairumā pētnieku dominēja viedoklis, ka atoms no iekšpuses drīzāk atgādina režģi, kas piepildīts ar negatīvi lādētām daļiņām. Šādi eksperimenti ļāva iegūt daudz informācijas - piemēram, noteikt atomu ģeometriskos izmērus.
Ģeniāls minējums
Rezerfords pamanīja, ka neviens no viņapriekšgājēji nekad nemēģināja noteikt, vai alfa daļiņas var ļoti lielā leņķī novirzīties no trajektorijas. Iepriekšējais modelis, ko zinātnieku vidū dažkārt sauca par "pudiņu ar rozīnēm" (tā kā saskaņā ar šo modeli elektroni atomā tiek sadalīti kā rozīnes pudiņā), vienkārši neatļāva blīvu struktūras sastāvdaļu esamību atoma iekšienē. Neviens no zinātniekiem pat neuztraucās apsvērt šo iespēju. Pētnieks lūdza savu studentu no jauna aprīkot instalāciju tā, lai tiktu reģistrētas lielas daļiņu novirzes no trajektorijas - lai tikai izslēgtu šādu iespēju. Iedomājieties gan zinātnieka, gan viņa studenta pārsteigumu, kad izrādījās, ka dažas daļiņas izkliedējas 180 leņķīo.
Kas ir atoma iekšpusē?
Mēs uzzinājām, kurš ierosināja struktūras kodola modeliun kāda bija šī zinātnieka pieredze. Tajā laikā Rezerforda eksperiments bija īsts sasniegums. Viņš bija spiests secināt, ka atoma iekšienē lielāko daļu masas satur ļoti blīva viela. Atoma struktūras kodola modeļa shēma ir ārkārtīgi vienkārša: iekšpusē ir pozitīvi uzlādēts kodols.
Citas daļiņas, ko sauc par elektroniem, rotēap šo kodolu. Pārējais ir mazāk blīvs par vairākām pakāpēm. Elektronu izvietojums atoma iekšienē nav haotisks - daļiņas ir sakārtotas pieaugošās enerģijas secībā. Pētnieks nosauca atomu iekšējās daļas par kodoliem. Zinātnieka ieviestie vārdi joprojām tiek izmantoti zinātnē.
Kā es varu sagatavoties stundai?
Tie studenti, kurus interesē tie, kuriieteica atoma struktūras kodola modeli, viņi stundā var parādīt papildu zināšanas. Piemēram, jūs varat runāt par to, kā Rezerfordam jau ilgi pēc eksperimentiem patika izmantot savam atklājumam līdzību. Dienvidāfrikas valsti kontrabandā nemierniekiem ieved ar ieročiem, kas ir iesaiņoti kokvilnas ķīpās. Kā muitnieki var precīzi noteikt, kur atrodas bīstamās kravas, ja viss vilciens ir iestrēdzis ar šīm ķīpām? Muitnieks var sākt šaut pa ķīpām, un tur, kur lodes rikošets, ierocis atrodas. Rezerfords uzsvēra, ka tieši tā tika izdarīts viņa atklājums.
Skolēniem, kuri stundā gatavojas atbildēt uz šo tēmu, ieteicams sagatavot atbildes uz šādiem jautājumiem:
1. Kurš ierosināja atomu struktūras kodola modeli?
2. Kāda bija eksperimenta jēga?
3. Atšķirība starp kodola modeli un citiem modeļiem.
Rezerforda teorijas nozīme
Radherford radikālie secinājumipēc viņu eksperimentiem piespieda daudzus viņa laikabiedrus šaubīties par šī modeļa patiesumu. Pat pats Rezerfords nebija izņēmums - savu pētījumu rezultātus viņš publicēja tikai divus gadus pēc atklājuma. Ņemot par pamatu klasiskās idejas par mikrodaļiņu kustību, viņš ierosināja atoma struktūras planētas kodola modeli. Parasti atomam ir neitrāls lādiņš. Elektroni pārvietojas ap kodolu - tāpat kā planētas griežas ap Sauli. Šī kustība notiek, pateicoties Kulona spēkiem. Šobrīd Rutherford modelis ir ievērojami uzlabots, taču zinātnieka atklājums nezaudē savu aktualitāti arī šodien.
