Zbulimet në fushën e strukturës atomike janë bërë një hap i rëndësishëm në zhvillimin e fizikës. Modeli i Rutherford kishte një rëndësi të madhe. Atomi si sistem dhe grimcat që e përbëjnë atë është studiuar më saktë dhe më në detaje. Kjo çoi në zhvillimin e suksesshëm të një shkence të tillë si fizika bërthamore.
Ide të lashta rreth strukturës së materies
Supozimi se trupat përreth përbëhen nga grimcat më të vogla është bërë në kohët e lashta. Mendimtarët e asaj kohe përfaqësonin atomin si grimcën më të vogël dhe të pandashme të çdo substance. Ata argumentuan se nuk ka asgjë në univers më të vogël se një atom. Pikëpamje të tilla mbaheshin nga shkencëtarët dhe filozofët e mëdhenj grekë të lashtë - Democritus, Lucretius, Epicurus. Hipotezat e këtyre mendimtarëve sot janë bashkuar nën emrin "atomizëm i lashtë".
Performanca mesjetare
Kohët e antikitetit kanë kaluar dhe në mesjetë kishte edhe shkencëtarë që bënin supozime të ndryshme për strukturën e substancave. Megjithatë, mbizotërimi i pikëpamjeve filozofike fetare dhe fuqia e kishës në atë periudhë të historisë janë në rrënjë.ndrydhi çdo përpjekje dhe aspiratë të mendjes njerëzore për përfundime dhe zbulime shkencore materialiste. Siç e dini, Inkuizicioni mesjetar u soll shumë jomiqësor me përfaqësuesit e botës shkencore të asaj kohe. Mbetet të thuhet se mendjet e ndritura të atëhershme kishin një ide që vinte nga lashtësia për pandashmërinë e atomit.
Studime të shekullit 18-19
Shekulli i 18-të u shënua nga zbulime serioze në fushën e strukturës elementare të materies. Kryesisht falë përpjekjeve të shkencëtarëve të tillë si Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov dhe John D alton. Në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri, ata ishin në gjendje të vërtetonin se atomet ekzistojnë vërtet. Por çështja e strukturës së tyre të brendshme mbeti e hapur. Fundi i shekullit të 18-të u shënua nga një ngjarje kaq e rëndësishme në botën shkencore si zbulimi i sistemit periodik të elementeve kimike nga D. I. Mendeleev. Ky ishte një zbulim vërtet i fuqishëm i asaj kohe dhe hoqi velin mbi të kuptuarit se të gjithë atomet kanë një natyrë të vetme, se ata janë të lidhur me njëri-tjetrin. Më vonë, në shekullin e 19-të, një tjetër hap i rëndësishëm drejt zbërthimit të strukturës së atomit ishte prova që ndonjë prej tyre përmban një elektron. Puna e shkencëtarëve të kësaj periudhe përgatiti terren pjellor për zbulimet e shekullit të 20-të.
Eksperimentet e Tomson
Fizikanti anglez John Thomson vërtetoi në 1897 se atomet përmbajnë elektrone me një ngarkesë negative. Në këtë fazë, idetë e rreme se atomi është kufiri i pjesëtueshmërisë së çdo substance u shkatërruan përfundimisht. SiThomson ishte në gjendje të vërtetonte ekzistencën e elektroneve? Në eksperimentet e tij, shkencëtari vendosi elektroda në gazra shumë të rrallë dhe kaloi një rrymë elektrike. Rezultati ishin rrezet katodike. Thomson studioi me kujdes tiparet e tyre dhe zbuloi se ato janë një rrymë grimcash të ngarkuara që lëvizin me shpejtësi të madhe. Shkencëtari ishte në gjendje të llogariste masën e këtyre grimcave dhe ngarkesën e tyre. Ai gjithashtu zbuloi se ato nuk mund të shndërrohen në grimca neutrale, pasi ngarkesa elektrike është baza e natyrës së tyre. Kështu u zbuluan elektronet. Thomson është gjithashtu krijuesi i modelit të parë në botë të strukturës së atomit. Sipas tij, një atom është një tufë materie e ngarkuar pozitivisht, në të cilën elektronet e ngarkuara negativisht shpërndahen në mënyrë të barabartë. Kjo strukturë shpjegon neutralitetin e përgjithshëm të atomeve, pasi ngarkesat e kundërta balancojnë njëra-tjetrën. Eksperimentet e John Thomson u bënë të paçmueshme për studimin e mëtejshëm të strukturës së atomit. Megjithatë, shumë pyetje mbetën pa përgjigje.
Rutherford Research
Thomson zbuloi ekzistencën e elektroneve, por ai nuk arriti të gjente grimca të ngarkuara pozitivisht në atom. Ernest Rutherford e korrigjoi këtë keqkuptim në vitin 1911. Gjatë eksperimenteve, duke studiuar aktivitetin e grimcave alfa në gaze, ai zbuloi se ka grimca të ngarkuara pozitivisht në atom. Rutherford pa se kur rrezet kalojnë përmes një gazi ose përmes një pllake të hollë metalike, një numër i vogël grimcash devijojnë ndjeshëm nga trajektorja e lëvizjes. Ata fjalë për fjalë u hodhën prapa. Shkencëtari e mori me mend këtëkjo sjellje shpjegohet me përplasjen me grimcat e ngarkuara pozitivisht. Eksperimente të tilla i lejuan fizikanit të krijonte modelin e Radhërfordit për strukturën e atomit.
Model planetar
Tani idetë e shkencëtarit ishin disi të ndryshme nga supozimet e bëra nga John Thomson. Modelet e tyre të atomeve gjithashtu u bënë të ndryshme. Përvoja e Rutherford-it e lejoi atë të krijonte një teori krejtësisht të re në këtë fushë. Zbulimet e shkencëtarit ishin të një rëndësie vendimtare për zhvillimin e mëtejshëm të fizikës. Modeli i Rutherford-it përshkruan një atom si një bërthamë të vendosur në qendër dhe elektronet që lëvizin rreth tij. Bërthama ka një ngarkesë pozitive, dhe elektronet kanë një ngarkesë negative. Modeli i atomit i Radhërfordit supozoi rrotullimin e elektroneve rreth bërthamës përgjatë trajektoreve të caktuara - orbitave. Zbulimi i shkencëtarit ndihmoi në shpjegimin e arsyes së devijimit të grimcave alfa dhe u bë shtysë për zhvillimin e teorisë bërthamore të atomit. Në modelin e atomit të Radhërfordit, ekziston një analogji me lëvizjen e planetëve të sistemit diellor rreth diellit. Ky është një krahasim shumë i saktë dhe i gjallë. Prandaj, modeli Rutherford, në të cilin atomi lëviz rreth bërthamës në një orbitë, u quajt planetar.
Vepra nga Niels Bohr
Dy vjet më vonë, fizikani danez Niels Bohr u përpoq të kombinonte idetë rreth strukturës së atomit me vetitë kuantike të fluksit të dritës. Modeli bërthamor i atomit i Radhërfordit u vendos nga shkencëtari si bazë e teorisë së tij të re. Sipas Bohr-it, atomet rrotullohen rreth bërthamës në orbita rrethore. Një trajektore e tillë e lëvizjes çon në përshpejtimelektronet. Përveç kësaj, ndërveprimi Kulomb i këtyre grimcave me qendrën e atomit shoqërohet me krijimin dhe konsumin e energjisë për të ruajtur fushën elektromagnetike hapësinore që lind nga lëvizja e elektroneve. Në kushte të tilla, grimcat e ngarkuara negativisht një ditë duhet të bien në bërthamë. Por kjo nuk ndodh, gjë që tregon qëndrueshmëri më të madhe të atomeve si sisteme. Niels Bohr kuptoi se ligjet e termodinamikës klasike të përshkruara nga ekuacionet e Maxwell nuk funksionojnë në kushte intraatomike. Prandaj, shkencëtari i vuri vetes detyrën për të nxjerrë modele të reja që do të ishin të vlefshme në botën e grimcave elementare.
Postulatet e Bohr
Kryesisht për shkak të faktit se modeli i Rutherford-it ekzistonte, atomi dhe përbërësit e tij ishin studiuar mirë, Niels Bohr ishte në gjendje t'i afrohej krijimit të postulateve të tij. E para prej tyre thotë se atomi ka gjendje të palëvizshme, në të cilat ai nuk e ndryshon energjinë e tij, ndërsa elektronet lëvizin në orbita pa ndryshuar trajektoren e tyre. Sipas postulatit të dytë, kur një elektron lëviz nga një orbitë në tjetrën, energjia lirohet ose absorbohet. Është e barabartë me ndryshimin midis energjive të gjendjeve të mëparshme dhe të mëvonshme të atomit. Në këtë rast, nëse elektroni kërcen në një orbitë më afër bërthamës, atëherë emetohet energji (fotoni) dhe anasjelltas. Pavarësisht nga fakti se lëvizja e elektroneve ka pak ngjashmëri me një trajektore orbitale të vendosur rreptësisht në një rreth, zbulimi i Bohr dha një shpjegim të shkëlqyer për ekzistencën e njëspektri i atomit të hidrogjenit. Në të njëjtën kohë, fizikanët Hertz dhe Frank, të cilët jetonin në Gjermani, konfirmuan mësimet e Niels Bohr për ekzistencën e gjendjeve të palëvizshme, të qëndrueshme të atomit dhe mundësinë e ndryshimit të vlerave të energjisë atomike.
Bashkëpunimi i dy shkencëtarëve
Meqë ra fjala, Rutherford nuk mundi të përcaktonte ngarkesën e bërthamës për një kohë të gjatë. Shkencëtarët Marsden dhe Geiger u përpoqën të rishikonin deklaratat e Ernest Rutherford dhe, si rezultat i eksperimenteve dhe llogaritjeve të hollësishme dhe të kujdesshme, arritën në përfundimin se është bërthama ajo që është karakteristika më e rëndësishme e atomit dhe e gjithë ngarkesa e tij. është e përqendruar në të. Më vonë u vërtetua se vlera e ngarkesës së bërthamës është numerikisht e barabartë me numrin rendor të elementit në sistemin periodik të elementeve të D. I. Mendeleev. Interesante, Niels Bohr shpejt u takua me Rutherford dhe u pajtua plotësisht me pikëpamjet e tij. Më pas, shkencëtarët punuan së bashku për një kohë të gjatë në të njëjtin laborator. Modeli i Rutherford, atomi si një sistem i përbërë nga grimca elementare të ngarkuara - të gjitha këto Niels Bohr e konsideroi të drejtë dhe e la mënjanë modelin e tij elektronik përgjithmonë. Veprimtaria e përbashkët shkencore e shkencëtarëve ishte shumë e suksesshme dhe dha fryte. Secili prej tyre u thellua në studimin e vetive të grimcave elementare dhe bëri zbulime të rëndësishme për shkencën. Rutherford më vonë zbuloi dhe vërtetoi mundësinë e dekompozimit bërthamor, por kjo është një temë për një artikull tjetër.
