Узнать цену работы
Статьи по теме

Атомная физика, опыты Резерфорда

Ядерное строение модели атома и опыт ученого Резерфорда

Частицы, открытые Резерфордом

Распад ядер радиоактивных элементов

Еще в античные времена атомы представляли исключительно как неделимые мельчайшие частицы. Однако доказательство реальности существования этих элементов были получены только в XVIII веке.

В следствии того, что никто не задавался вопросом их внутреннего устройства, об атомах было представление как о нечто неделимом. Исследователям атомистического строения физических тел удалось значительно продвинуться вперед в начале XIX столетия.

В 1833 году во время проведения очередного эксперимента по изучению принципов работы электролиза ученым удалось определить, что по своей сути электроток в растворе предмета исследования является ничем иным, как упорядоченным движением ионов, то есть частиц, заряженных положительно. Было установлено также, что приближенное значение минимального заряда иона (который получил название электрического элементарного заряда) равно

Проведенные опыты позволили сделать вывод, что внутри атомов имеется огромное количество электрических зарядов. Д.И. Менделеев, великий русский химик, которым в 1869 году была представлена широкой публике периодическая система элементов (где была обозначена необходимость в единой природе атомов), сыграл неоценимую роль в развитии атомистической идеи.

Спектроскопические учения, которые позволили физикам открыть линейчатые постоянные спектры всех атомов, стали важным доказательством того, что мельчайшие частицы обладают сложной структурой. Начало XIX века стало временем разработкой дискретных линий в излучении световых волн атомов водорода в видимой части самого спектра. Установление математических закономерностей, которые позволяют связывать длины волн действующих линий, было достигнуто именно благодаря данным открытиям.

Первооткрывателем электрона в 1897 году после измерения отношения заряда основного элемента к массе, стал Дж. Томсон. Его эксперименты стали подтверждением гипотезы о нахождении электронов в обязательном порядке в составе атомов.

Таким образом, все известные к началу прошлого века экспериментальные подтверждения доказывают факт многогранности атомов веществ и их сложного внутреннего строения. Атомы представляют собой электро-нейтральную систему, где электроны являются носителями отрицательного заряда веществ, масса которых является только малой частью атомов.

Ядерное строение модели атома и опыт ученого Резерфорда

Выдающийся английский физик-теоретик Эрнест Резерфорд, годы жизни 1871-1937, занимался разработкой учения о радиоактивности и строении атома, учредил научную школу, зарубежный член Российской Академии наук, почетный представитель Академии наук СССР.

В ходе научной деятельности ученым было открыто множество закономерностей в физике и доказано неполноценность и ошибочность модели Томсона. По предложению Резерфорда для зондирования веществ стали использоваться -частицы (чей положительный заряд приравнивается к удвоенному элементарному заряду, и масса которых в 7300 раз превышает вес электронов), формирующиеся при радиоактивном расслоении отдельных химических элементов, в том числе радия. Резерфорд постоянно использовал в своих опытах -частицы, кинетическая энергия которых 5 МэВ, а скорость около 107 м/с, что достаточно быстро, но все же значительно меньше скорости света. Открытие -частицы, которые представляют собой ионизированные атомы гелия, произошло в процессе исследования радиоактивности.

В своих опытах Резерфорд использовал эти элементы для «атаки» атомов более тяжелых химических элементов. По утверждению ученого электроны, входящие в состав атомов и обладающие малой массой, не в состоянии кардинальным образом изменить траекторию частиц. Для достижения изменения и рассеяния изначального направления -частиц требуется тяжелая «артиллерия».

Многие исследователи подвергли сомнению выводы, сделанные Резерфордом благодаря своим экспериментам, о внутреннем строении атома ввиду их радикальности. Сомневался и сам Резерфорд, работы которого были опубликованы только спустя два года после первых опытов. Английским физиком была предложена планетарная модель атомов, основанная на классическом представлении о хаотичном движении частиц. Данная концепция предполагает наличие в центре атома положительно заряженного ядра, в котором к тому же сосредоточена вся масса элемента. Атом в целом обладает нейтральным зарядом, но электроны не могут находиться в постоянном состоянии покоя, это привело бы к падению на ядро.

Частицы, открытые Резерфордом

Резерфорд не был пионером в области изучения нестабильного радиоактивного излучения и поглощения. Эту сферу начали осваивать супруги Кюри и Беккерель. С момента открытия процессов радиоактивности прошло немного времени, и считалось, что энергия является внешним источником. Проводя исследования с урановыми лучами и их характеристиками, Резерфорд сделал вывод о неоднородности открытых Беккерелем лучей.

Экспериментом Резерфорда с фольгой было доказано деление радиоактивного луча натри потока:

  • первый поток поглощается полностью алюминиевой фольгой;
  • второй способен проникать через нее;
  • третий представляет собой множество мелких элементов, которые физики назвали альфа- и бета-частицами или лучами.

Микрочастицы, открытые Резерфордом существенно повлияли на процесс развития атомной физики.

Сенсационное открытие позволило доказать, что атомы урана являются источниками энергии. Альфа частицы стали выполнять роль положительно заряженных атомов гелия, бета частицы стали электронами.

Гамма частицы, которые были открыты позже, представляли собой ничто иное, как электромагнитное излучение.

Распад ядер радиоактивных элементов

Открытие, совершенное Резерфордом стало толчком не только для физике как науке, но и для него самого. Он принял решение продолжать изучение радиоактивности в университете канадского города Монреаля. С исследователем Содди было проведено ряд совместных экспериментов, что позволило определить изменение атома в ходе испускания своих частиц. Словно средневековые алхимики, ученые в ходе очередной научной сенсации успешно трансформировали уран в свинец. Именно так был открыт радиоактивный распад. Резерфорд и Содди описали данный закон в работе«Радиоактивное превращение».

Физиками-теоретиками была определена прямая зависимость интенсивности распада от прошедшего времени и числа действующих в образце радиоактивных атомов.

Был выявлен факт уменьшения строго в геометрической прогрессии активности и интенсивности с течением времени. Свое определенное время необходимо для каждого вещества. Принцип полураспада был сформулирован ученым на основе скорости протекания распада.

Резерфорд очень талантливо для своего времени проводил эксперименты. Именно опытным путем он решил доказать свои убеждения, усомнившись в теории и модели Томсона. Томсоновский атом представляет собой шарообразное облако, состоящее из электронов, и, где альфа частицы свободно проходили бы сквозь фольгу. Для своего эксперимента Резерфорд сконструировал специальный прибор, который представлял собой свинцовый ящик с отверстием. В ящике физик поместил радиоактивный материал. Альфа частицы полностью поглощались ящиком во всех направлениях, за исключением направления в сторону отверстия. Таким образом был сформирован направленный поток частиц. Для отсеивания ненужных частиц, которые внезапно отклонялись от заданного курса, впереди размещались два свинцовых экрана

Английский ученый Эрнест Резерфорд благодаря своей тяге к новым экспериментам пользовался популярностью среди коллег. В результате своих многочисленных опытов, которыми исследователь занимался всю свою жизнь, Резерфорд открыл альфа- и бета-лучи, описал закон полураспада, сформулировал планетарную модель атома. Энергетический потенциал до Резерфорда считался исключительно внешним источником. Научный мир изменил свое скептическое мнение узнав какие частицы были созданы и открыты Резерфордом. Наука сделал огромный прорыв в развитии физики и химии, благодаря достижениям ученого. Благодаря ему возникла такая отрасль как ядерная физика.

Узнать цену работы
Узнай цену
своей работы
Нужны оригинальность, уникальность и персональный подход?
Закажи свою оригинальную работу
УЗНАТЬ СТОИМОСТЬ