แบบจำลองของทอมสันและอะตอม Rutherford สั้น ๆ

แม้ในสมัยกรีกโบราณนักปรัชญาเดาเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของสสาร และรูปแบบแรกของโครงสร้างอะตอมปรากฏตัวขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 สมมติฐานของ J. Thomson ไม่ได้รับการยอมรับจากชุมชนวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นว่าเป็นเรื่องสำคัญเพราะก่อนหน้านี้ได้มีการนำทฤษฎีต่างๆเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ภายในอนุภาคขนาดเล็กที่สุดของสสารออกไปแล้ว

"พุดดิ้งกับลูกเกด" หรือแบบของทอมสัน

จนกระทั่งศตวรรษที่สิบเก้านักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าอะตอมไม่สามารถแบ่งแยกได้ แต่ทุกอย่างมีการเปลี่ยนแปลงหลังจากโจเซฟทอมสันค้นพบอิเล็กตรอนในปี 1897 - มันเป็นที่ชัดเจนว่านักวิทยาศาสตร์เขาผิด ทั้งสองรุ่นทอมสันของอะตอมและรัทเธอร์วางอยู่ข้างหน้าในตอนต้นของศตวรรษที่ผ่านมา ครั้งแรกรูปแบบดับเบิลยูทอมสันซึ่งได้ชี้ให้เห็นว่าอะตอมเป็นก้อนของเรื่องที่มีประจุไฟฟ้าบวก ภายในพวงนี้อิเล็กตรอนกระจายอย่างสม่ำเสมอ - นั่นคือเหตุผลว่าทำไมรุ่นนี้ได้รับการเรียกว่า "keksovoy" จริงตามนั้นอิเล็กตรอนในวัสดุที่มีการจัดเรียงเช่นลูกเกดในเค้ก ชื่อทางการอื่น ๆ ของรุ่น - "พลัมพุดดิ้ง"

ข้อดีของ J. Thomson

แบบจำลองนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นในรายละเอียดมากขึ้นเจเจทอมสัน ซึ่งแตกต่างจากว. วชิรทอมสันเขาสันนิษฐานว่าอิเล็กตรอนในอะตอมอยู่อย่างเคร่งครัดในระนาบเดียวซึ่งเป็นวงแหวนกลาง แม้จะมีความสำคัญเท่าเทียมกันของแบบจำลองของอะตอมของทอมสันและ Rutherford สำหรับวิทยาศาสตร์ของเวลานั้นควรสังเกตว่า J. ทอมสันเหนือสิ่งอื่นใดก่อนเสนอวิธีการในการกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนภายในอะตอม วิธีการของเขาอยู่บนพื้นฐานของการกระเจิงของรังสีเอกซ์ เจทอมสันแนะนำว่าเป็นอิเล็กตรอนที่เป็นอนุภาคที่ควรอยู่กลางกระเจิงของรังสี นอกจากนี้ยังเป็นทอมสันซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ค้นพบอิเล็กตรอน ในโรงเรียนสมัยใหม่ก็มีการศึกษาค้นพบว่าการศึกษาของหลักสูตรของกลศาสตร์ควอนตัมเริ่มต้น

minuses ของทฤษฎีทอมสัน

อย่างไรก็ตามเมื่อเทียบกับแบบจำลอง Rutherford โมเดลอะตอมของทอมสันมีข้อเสียอย่างมาก เธอไม่สามารถอธิบายลักษณะอะตอมของรังสีเอกซ์ได้ มันเป็นไปไม่ได้ด้วยความช่วยเหลือของเธอและพูดอะไรบางอย่างเกี่ยวกับสาเหตุของความมั่นคงของอะตอม ในที่สุดก็ถูก disproved เมื่อการทดลองที่มีชื่อเสียงของ Rutherford ได้ทำ แบบจำลองของอะตอมของทอมสันมีค่าไม่น้อยต่อวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นมากกว่าสมมติฐานอื่น ๆ ควรระลึกไว้เสมอว่าโมเดลทั้งหมดที่มีในขณะนั้นมีความสมมุติฐานอย่างหมดจด

คุณสมบัติของการทดลอง Rutherford

ในปี ค.ศ. 1906-1909 จีจีเกอร์ E. Mardsen และ E.E Rutherford ดำเนินการทดลองกับอนุภาคแอลฟาที่กระจัดกระจายอยู่บนพื้นผิวของฟอยล์สีทอง กล่าวสั้น ๆ ว่าอะตอมของทอมสันและรูเทอร์ฟอร์ดมีดังต่อไปนี้ ในรูปแบบทอมสันอิเล็กตรอนมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอในอะตอมและในทฤษฎี Rutherford พวกเขาหมุนในระนาบศูนย์กลาง ปัจจัยที่โดดเด่นในการทดลองของ Rutherford คือการใช้อนุภาคแอลฟาแทนอิเล็กตรอน อนุภาคอัลฟ่าซึ่งแตกต่างจากอิเล็กตรอนมีมวลที่ใหญ่กว่ามากและไม่ได้รับเบี่ยงเบนที่สำคัญเมื่อชนกับอิเล็กตรอน ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงมีโอกาสที่จะลงทะเบียนเฉพาะการชนที่เกิดขึ้นกับส่วนที่เป็นประจุบวกของอะตอม

บทบาทของการค้นพบของ Rutherford

ประสบการณ์นี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับวิทยาศาสตร์ ด้วยความช่วยเหลือของนักวิทยาศาสตร์จึงสามารถหาคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ที่ยังคงเป็นปริศนาสำหรับผู้เขียนแบบจำลองอะตอมต่างๆ ทอมสันรูเทอร์ฟอร์ดและบอร์แม้ว่าจะมีฐานเดียวกัน แต่อย่างไรก็ตามผลงานวิจัยของ Rutherford แตกต่างกันไปและผลการทดลองของ Rutherford ในกรณีนี้ก็น่าประทับใจ ผลลัพธ์ของพวกเขาตรงกันข้ามกับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คาดหวังไว้

อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ผ่านทะลุผ่านใบฟอยล์ตามแนวตรง (หรือแนวตรง) trajectories อย่างไรก็ตามวิถีโคจรของอนุภาคแอลฟาบางส่วนเบี่ยงเบนไปถึงมุมที่สำคัญ นี่เป็นหลักฐานว่าอะตอมมีรูปแบบที่มีความหนาแน่นสูงมากและมีประจุบวก ในปีพ. ศ. 2454 บนพื้นฐานของข้อมูลการทดลองรูปแบบโครงสร้างของอะตอมของรูเทอร์ฟอร์ดได้ถูกนำมาใช้ Thomson ซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่าเป็นทฤษฎีที่โดดเด่นในขณะนี้ยังคงทำงานในห้องปฏิบัติการของ Cavendish University จนกระทั่งจบชีวิตนักวิทยาศาสตร์ยังคงเชื่อมั่นในการดำรงอยู่ของอีเทอร์เชิงกลแม้จะมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์การวิจัยในยุคนั้นก็ตาม

แบบจำลองดาวเคราะห์ของ Rutherford

สรุปผลการทดลองเออร์เนสต์Rutherford นำเสนอทฤษฎีพื้นฐานของทฤษฎีของเขา: ตามที่อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสหนักและหนาแน่นของขนาดเล็กมาก รอบนิวเคลียสนี้อยู่อิเล็กตรอนที่อยู่ในการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง รัศมีของวงโคจรของอิเล็กตรอนเหล่านี้มีขนาดเล็ก: มีขนาด 10-9 เมตรรูปแบบนี้เรียกว่า "planetary" เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับรูปแบบของระบบสุริยะ ในนั้นดาวเคราะห์จะเคลื่อนที่เป็นวงรีรูปไข่รอบ ๆ ศูนย์กลางขนาดใหญ่และใหญ่ซึ่งมีสถานที่น่าสนใจคือดวงอาทิตย์

อิเล็กตรอนหมุนในอะตอมกับยักษ์ดังกล่าวความเร็วที่ฟอร์มรอบพื้นผิวของอะตอมบางอย่างเช่นเมฆ ตามทฤษฎีของ Rutherford อะตอมถูกเว้นระยะห่างจากกันและกันในระยะห่างซึ่งทำให้พวกเขาไม่ติดกัน หลังจากทั้งหมดรอบแต่ละของพวกเขามีเปลือกอิเล็กตรอนประจุลบ

โมเดลของอะตอมทอมสันและ Rutherford: ความแตกต่างหลัก

ความแตกต่างหลักระหว่างสองคืออะไรทฤษฎีที่สำคัญที่สุดของโครงสร้างของอะตอม? Rutherford สันนิษฐานว่าในใจกลางของอะตอมมีนิวเคลียสที่มีประจุไฟฟ้าบวกและปริมาตรเมื่อเปรียบเทียบกับขนาดของอะตอมจะน้อยมาก ทอมสันยังคิดว่าอะตอมทั้งหมดเป็นรูปแบบที่มีความหนาแน่นสูง ความแตกต่างที่สำคัญที่สองคือการเข้าใจตำแหน่งของอิเล็กตรอนในอะตอม ตาม Rutherford พวกเขาหมุนรอบนิวเคลียสและจำนวนของพวกเขาประมาณเท่ากับ½ของมวลอะตอมของสารเคมี ในทฤษฎีของทอมสันอิเล็กตรอนภายในอะตอมมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอ

minuses ของทฤษฎี Rutherford ของ

อย่างไรก็ตามแม้จะมีข้อดีทั้งหมดอยู่ก็ตามทฤษฎี Rutherford มีข้อขัดแย้งที่สำคัญอย่างหนึ่ง ตามกฎของพลศาสตร์ไฟฟ้าคลาสสิกอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียสต้องเปล่งพลังงานชิ้นส่วนออกมาเรื่อย ๆ ด้วยเหตุนี้รัศมีของวงโคจรที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ต้องปล่อยรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ตามความคิดเหล่านี้อายุการใช้งานของอะตอมจะต้องไม่มากนัก

บ่อยครั้งเมื่อพวกเขาพูดเกี่ยวกับการเปิดตัวของภายในโครงสร้างของอะตอมกล่าวถึงชื่อของทอมสันและรัทเธอร์ฟอร์ด การทดลองของรัทเธอร์ฟอร์ดโมเดลอะตอมซึ่งบัดนี้เป็นที่รู้กันว่านักเรียนฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ทุกคนในอุดมศึกษาเป็นส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ เมื่อ Rutherford ค้นพบของเขาเขาก็อุทานว่า "ตอนนี้ฉันรู้อะตอมว่าเป็นอย่างไร!" อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงเขาผิดเพราะภาพที่แท้จริงเป็นที่รู้จักของนักวิทยาศาสตร์มากในภายหลัง แม้ว่ารูปแบบรัทเธอร์ฟอร์ดต้องได้รับการปรับเปลี่ยนอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาผ่านไป แต่ความหมายยังคงเหมือนเดิม

แบบจำลอง Bohr

อย่างไรก็ตามนอกเหนือไปจากแบบจำลองของอะตอมทอมสันและRutherford มีอีกทฤษฎีหนึ่งที่อธิบายถึงโครงสร้างภายในของอนุภาคเล็ก ๆ เหล่านี้ของสสาร มันเป็นของ Niels Bohr นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กผู้เสนอคำอธิบายของเขาในปี 1913 ตามแบบจำลองของเขาอิเล็กตรอนในอะตอมไม่ปฏิบัติตามกฎหมายกายภาพมาตรฐาน Bohr เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่นำแนวคิดวิทยาศาสตร์มาสู่ความสัมพันธ์ระหว่างรัศมีของวงโคจรของอิเล็กตรอนและความเร็วของมัน

ในขั้นตอนการสร้างทฤษฎีของเขา Bohr เอาพื้นฐานของรูปแบบของ Rutherford แต่ต้องให้การปรับแต่งมาก อะตอมของ Bohr, Rutherford และ Thomson สามารถดูได้ค่อนข้างง่าย แต่เป็นพื้นฐานสำหรับความคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างภายในของอะตอม วันนี้เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปในรูปแบบควอนตัมของอะตอม แม้จะมีข้อเท็จจริงที่ว่ากลศาสตร์ควอนตัมไม่สามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของระบบสุริยะได้ แต่แนวคิดวงโคจรยังคงอยู่ในทฤษฎีที่อธิบายเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของอะตอม