Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2.1.Bohrateoriaatomuwodoru
2.1.2.Pierwszemodeleatomu
A.ModelThomsona
Napoczątkudwudziestegowiekubyłojużwieledowodówdoświadczalnych,takich
jaknp.rozpraszaniepromieniRöntgenaczyefektfotoelektryczny,żeatomyzawierają
elektrony,któresącząstkamioładunku-eibardzomałejmasiewporównaniuzmasą
atomów.Oszacowanorównieżliczbęelektronówwatomachróżnychpierwiastków.Licz-
bataoznaczanajestobecnieprzezZinazywanaliczbąatomowąlubliczbąporządkową
danegopierwiastka.Ponieważwiedziano,żewnormalnychwarunkachatomysąelek-
trycznieobojętne,wynikałstądwniosek,iżmusząmiećtakżeładunkidodatnieowielko-
ści+Ze,zktórymizwiązanajestprawiecałamasaatomu.
Napodstawiepowyższychdanych,w1903r.JosephJohnThomsonzaproponował
modelatomu,wedługktóregowewnątrzkuliośrednicycałegoatomu(rzędu10
-10
m=1Å),wypełnionejładunkiemdodatnim,byłyrozłożonerównomiernieelektrony,
jaknrodzynkiwcieście”(rys.2.2).Wnajniższychstanachenergetycznychelektrony
miałybyćnieruchomewswoichpołożeniachrównowagi.Wstanachwzbudzonychwy-
konywałydrgania(ostałejczęstości),awięcruchyprzyspieszone.Zatemzgodnie
zelektrodynamikąklasycznąstanowiłyźródłapromieniowania,któregoczęstośćzale-
żałaodrozmiarówdanegoatomu.Założeniateuzasadniałypromieniowanieatomów,
jednakniebyłyzgodnezdoświadczeniem,gdyżdlakażdegoatomuobserwowanonie
jedną,awieleróżnychczęstości.
33
Rys.2.2.Modelatomu
Thomsona:kulanaładowa-
nadodatniozrozłożonymi
pocałejjejobjętości
elektronamioładunkach
ujemnych
B.ModelRutherforda
Wroku1911ErnestRutherfordogłosiłjądrowymodelatomu,wktórymmateria
dodatniaiujemnazostałyprzestrzennierozdzielone:masadodatnia,oładunku+Ze,
stanowiłatzw.jądroatomuobardzomałympromieniurzędukilkufemtometrów
(1fm=10
-15m),aZujemnychelektronówtworzyłochmuręelektronowąopromieniu
całegoatomu(rzędu1Å=10
5fm).Większośćprzestrzeniwatomiebyłazatempusta.
Elektronyporuszałysięwokółjądrapotorachzamkniętychiwtensposóbpozostawały
zjądremwrównowadzedynamicznej:siłaprzyciąganiakulombowskiegobyłarówno-
ważonaprzezsiłęodśrodkową.
PodstawąmodeluRutherfordabyływynikipomiarów(jegouczniów:HansaGeigera
iE.Marsdena)rozkładówkątowychnatężeniacząstek
a
(jądrahelu)rozproszonychna
bardzocienkich-wceluzminimalizowaniapochłaniania-foliachzłota(grubościrzędu
1um).Przechodząceprzezfoliędodatniecząstki
a
zmieniałyswójkierunek,przyczym
wiedziano,iżzewzględunabardzomałąmasęelektronówzmianatawywołanajestnie-
malcałkowicieoddziaływaniemzmateriądodatnią.Wbrewprzewidywaniomteoretycz-
nymopartymnamodeluThomsona,opróczcząstekrozproszonychpodróżnymikątami
doprzodu,zaobserwowanotakżerozpraszaniepodkątamiwiększymiod900,awięcroz-
praszaniedotyłu.WedługmodeluThomsonazaledwiejednacząstka
a
na10
3500miała
szansętakdrastyczniezmienićswójkierunek,adoświadczalniestwierdzono,żestosunek
tenwynosiokoło1/8000.Wynikbyłtakzdumiewający,żeRutherfordporównałgodo
sytuacji,wktórej15-calowypociskwystrzelonywkierunkucienkiejkartkipapieru,po-
trafiłsięodniejodbićizawrócić!
