Ни для кого не секрет, что все предметы состоят из атомов, а какое строение имеют сами атомы, из чего они состоят? Сегодня я расскажу о трёх моделях строения атома.
Одной из самых популярных структур атома в начале ХХ века была модель английского физика Джозефа Джона Томсона. Он представлял атом в виде сферы с положительным зарядом, по которой распределены отрицательные электроны, что немного похоже на изюм в кексе. Однако такая модель не была общепринятой, ведь даже сам Томсон не мог объяснить свою концепцию. Она не могла объяснить и ряд экспериментов Резерфорда.
С 1908 по 1913 год Ханс Гейгер и его студент Эрнест Марсден под руководством Эрнеста Резерфорда провели серию опытов, в ходе которых они направляли пучок альфа-частиц (ядра гелия) на тонкую золотую фольгу и измеряли диаграмму рассеяния с помощью флуоресцентного экрана. Результаты эксперимента превзошли все ожидания, малая доля частиц отскакивали обратно в направлении источника. Согласно модели Томсона, это было невозможно, все альфа-частицы должны пройти насквозь. Очевидно, альфа-частицы столкнулись с тяжелой мишенью. А большая часть частиц пролетала мимо без препятствий. Чтобы объяснить это, Резерфорд предположил, что положительный заряд сосредоточен в крошечном ядре, а большая часть атома просто пустая, электроны же вращаются вокруг ядра. Резерфорд был настолько поражен результатами опыта, что в одной из своих лекций в Кембриджском университете сказал:
"Это было самое невероятное событие, которое когда-либо происходило в моей жизни. Это было почти так же невероятно, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом по куску папирусной бумаги, а он вернулся и ударил вас".
Планетарная (ядерная) модель Резерфорда имела ряд недостатков. Предполагается, что электроны движутся вокруг ядра по траекториям, подобно планетам вокруг Солнца, а движение по искривлённым траекториям – это движение с ускорением. Электрон должен излучать электромагнитные волны, следовательно его энергия уменьшается, в результате чего электрон должен упасть на ядро. Время жизни такого атома оказывается ~100 нс. Этот результат говорит о неустойчивости рассмотренной модели атома. Но мы с вами знаем, что все предметы состоят из атомов, следовательно, атом - устойчивая структура.
Решить эту проблему взялся молодой аспирант Нильс Бор, работающий под руководством Резерфорда. Абсолютная неустойчивость планетарной модели Резерфорда и закономерность атомных спектров, (дискретность), привели Н. Бора к необходимости сформулировать два важнейших постулата квантовой физики (1913). Согласно им, электрон не может находиться в любой точке атома, кроме как быть лишь на ряде определенных дискретных орбит, которые характеризуются дискретными значениями энергии E1, E2, Е3, ... . В этих состояниях атом не излучает и имеет дискретные квантованные значения момента импульса. Электроны могут перейти на орбиты, которые разрешены, но сам процесс перехода, как и многие другие явления в квантовой физике, происходят на грани фантастики.
Фантастика заключается в том, что электрон просто исчезает с одной орбиты и появляется на другой, не пересекая пространство между ними. Этот эффект назвали "квантовым скачком".
Сформулированные постулаты Бора позволили объяснить закономерности в линейчатом спектре атома водорода. Однако, спектры более сложных атомов теория Бора не описывала. Разрешить все эти вопросы удалось в квантовой физике, используя волновую функцию и уравнение Шрёдингера. А это уже материал следующей статьи.
Рекомендую к просмотру 📺 очень старый, но познавательный фильм, в нём раскрывается строение атома.
"Так устроен микромир, его невозможно вообразить, его можно понять, осмыслить только оперируя законами математики." 📝
Пожалуйста, подпишитесь на канал, оцените статью 👍 и напишите комментарий. Вы очень поможете развитию моего проекта!
#11 класс #10 класс #физика #лекция #атом #модель атома #егэ по физике #огэ по физике #юмор
