การทดลองของ Rutherford เกี่ยวกับการกระเจิงของอนุภาคแอลฟา (สั้น ๆ )

Ernest Rutherford เป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งทฤษฎีพื้นฐานของโครงสร้างภายในของอะตอม นักวิทยาศาสตร์เกิดในอังกฤษในครอบครัวผู้อพยพจากสกอตแลนด์ Rutherford เป็นลูกที่สี่ในครอบครัวของเขาในขณะที่มีพรสวรรค์มากที่สุด เขาได้มีส่วนร่วมเป็นพิเศษในทฤษฎีโครงสร้างของอะตอม

ความคิดเบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม

ควรสังเกตว่าก่อนการทดลองที่มีชื่อเสียงของรัทเธอร์ฟอร์ดเกี่ยวกับการกระเจิงของอนุภาคแอลฟาความคิดที่โดดเด่นที่สุดของโครงสร้างของอะตอมคือรูปแบบของ ธ ​​อมป์สัน นักวิทยาศาสตร์คนนี้มั่นใจว่าประจุบวกจะเติมปริมาตรทั้งหมดของอะตอมให้เท่า ๆ กัน คิดว่า ธ อมป์สันคิดว่าอิเล็กตรอนที่มีประจุลบมีประจุอยู่ในตัว

สิ่งที่จำเป็นสำหรับการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์

หลังจากออกจากโรงเรียน Rutherford มากที่สุดนักเรียนที่มีพรสวรรค์ได้รับทุนสนับสนุน 50 ปอนด์สำหรับการศึกษาเพิ่มเติม ขอบคุณเขาได้เดินทางไปเรียนที่วิทยาลัยในนิวซีแลนด์ นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ยังได้รับการตรวจสอบที่ Canterbury University และเริ่มมีส่วนร่วมกับฟิสิกส์และเคมีอย่างจริงจัง ในปี ค.ศ. 1891 รัทเธอร์เฟิร์ดทำรายงานเรื่องแรกในหัวข้อ "วิวัฒนาการขององค์ประกอบ" ในนั้นเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ความคิดที่ได้แสดงให้เห็นว่าอะตอมเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อน

จากนั้นวงการวิทยาศาสตร์ก็ถูกครอบงำโดยแนวคิดนี้Dalton เกี่ยวกับความจริงที่ว่าอะตอมไม่สามารถแบ่งแยกได้ สำหรับทุกคนที่อยู่ใน Rutherford ความคิดของเขาดูเหมือนจะเป็นความบ้าที่สมบูรณ์แบบ นักวิทยาศาสตร์หนุ่มต้องขอโทษเพื่อนร่วมงานอย่างสม่ำเสมอเพื่อ "ไร้สาระ" ของเขา แต่ 12 ปีต่อมารัทเธอร์เฟิร์ดฟอร์ดยังคงสามารถพิสูจน์คดีได้ รูเทอร์ฟอร์ดมีโอกาสที่จะเรียนต่อที่ Cavendish Laboratory ในอังกฤษซึ่งเขาเริ่มศึกษากระบวนการไอออไนซ์ของอากาศ การค้นพบครั้งแรกของ Rutherford เป็นรังสีอัลฟาและเบต้า

ประสบการณ์ของ Rutherford

สั้น ๆ เกี่ยวกับการค้นพบสามารถอธิบายได้ดังนี้: ในปี 1912 รัทเธอร์ฟอร์ดพร้อมด้วยผู้ช่วยของเขาทำการทดลองที่มีชื่อเสียงของเขา - อนุภาคแอลฟาถูกเปล่งออกมาจากแหล่งนำ อนุภาคทั้งหมดยกเว้นอนุภาคที่ถูกดูดซึมโดยนำไปสู่ช่องที่กำหนด ลำธารแคบของพวกเขาตกลงมาบนชั้นบาง ๆ ของฟอยล์ บรรทัดนี้ตั้งฉากกับแผ่นงาน ประสบการณ์ของ Rutherford ในการกระจายอนุภาคอัลฟาได้พิสูจน์ให้เห็นว่าอนุภาคที่ผ่านแผ่นฟอยล์ผ่านและเรียกสิ่งที่เรียกว่า scintillations บนหน้าจอ

หน้าจอนี้ถูกปกคลุมด้วยสารพิเศษที่มันเริ่มเรืองแสงเมื่ออนุภาคแอลฟาตีมัน ช่องว่างระหว่างชั้นฟอยล์ทองและหน้าจอเต็มไปด้วยสูญญากาศเพื่อให้อนุภาคแอลฟาไม่กระจายไปในอากาศ อุปกรณ์ดังกล่าวอนุญาตให้นักวิจัยสังเกตอนุภาคที่กระจายอยู่ที่มุมประมาณ 150 °

ถ้ากระดาษฟอยล์ไม่ได้ใช้เป็น aอุปสรรคต่อลำแสงของอนุภาคอัลฟ่าแล้วเกิดวงกลมไฟของประกายไฟขึ้นบนหน้าจอ แต่ทันทีที่พวกเขาเผชิญกับกำแพงกั้นฟอยล์สีทองก่อนที่ลำแสงของพวกเขาภาพจะเปลี่ยนไปอย่างมาก กระพริบไม่เพียง แต่นอกแก้วนี้ แต่ยังอยู่ด้านตรงข้ามของฟอยล์ ประสบการณ์ของ Rutherford ในการกระจายตัวของอนุภาคแอลฟาแสดงให้เห็นว่าอนุภาคส่วนใหญ่จะผ่านทะลุผ่านฟอยล์โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดในวิถีการเคลื่อนที่

ในเวลาเดียวกันอนุภาคบางส่วนเบี่ยงเบนไปค่อนข้างเป็นมุมกว้างและแม้แต่โยนกลับ ทุก 10,000 ผ่านชั้นของอนุภาคฟอยล์ทองเพียงอย่างใดอย่างหนึ่งที่เบี่ยงเบนไปตามมุมมากกว่า 10 องศา - เป็นข้อยกเว้นหนึ่งในอนุภาคถูกหักเหด้วยมุมดังกล่าว

เหตุผลในการเบี่ยงเบนอนุภาคแอลฟา

สิ่งที่ประสบการณ์ได้ตรวจสอบอย่างละเอียดและพิสูจน์แล้วRutherford - โครงสร้างของอะตอม สถานการณ์นี้ชี้ให้เห็นว่าอะตอมไม่ได้เป็นตัวแทนของการศึกษาต่อเนื่อง ส่วนใหญ่ของอนุภาคผ่านได้อย่างอิสระผ่านฟอยล์หนาหนึ่งอะตอม และเนื่องจากอนุภาคอัลฟามีมวลเกือบ 8,000 เท่าของมวลอิเล็กตรอนจึงไม่สามารถส่งผลกระทบต่อวิถีโคจรของอนุภาคแอลฟาได้อย่างมีนัยสำคัญ นี้สามารถทำได้โดยนิวเคลียสอะตอม - ร่างกายขนาดเล็กที่มีเกือบมวลทั้งหมดและประจุไฟฟ้าทั้งหมดของอะตอม ในเวลานั้นมันกลายเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ประสบการณ์ของ Rutherford ถือเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ของโครงสร้างภายในของอะตอม

การค้นพบอื่น ๆ ที่ได้รับในกระบวนการของการศึกษาอะตอม

การศึกษาเหล่านี้กลายเป็นหลักฐานโดยตรงที่มีประจุบวกอะตอมในนิวเคลียส ภูมิภาคนี้ตรงบริเวณพื้นที่ขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดของความซื่อสัตย์ของตน นี้ปริมาณขนาดเล็กกระจายอนุภาคแอลฟาปรากฏไม่น่ามาก อนุภาคเหล่านั้นที่ผ่านใกล้นิวเคลียสทดสอบการเบี่ยงเบนจากเส้นทางคมเพราะแรงผลักระหว่างอนุภาคอัลฟาและนิวเคลียสมีศักยภาพมาก การทดลอง Rutherford บนกระเจิงของอนุภาคแอลฟาแสดงให้เห็นว่าโอกาสที่อนุภาคแอลฟาที่ได้รับโดยตรงใน kernel แต่น่าจะมีขนาดเล็กมาก แต่ไม่เป็นศูนย์

ไม่ใช่ความจริงเพียงอย่างเดียวที่พิสูจน์แล้วประสบการณ์ของ Rutherford โครงสร้างของอะตอมได้รับการศึกษาโดยสังเขปโดยเพื่อนร่วมงานของเขาซึ่งเป็นผู้ค้นพบที่สำคัญอื่น ๆ นอกเหนือจากการสอนว่าอนุภาคแอลฟาเคลื่อนที่นิวเคลียสฮีเลียมไปอย่างรวดเร็ว

นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายโครงสร้างของอะตอมได้แกนหลักมีส่วนสำคัญในปริมาณที่น้อยมาก การทดลองของเขาได้แสดงให้เห็นว่าในทางปฏิบัติการเก็บประจุทั้งหมดของอะตอมจะเข้มข้นอยู่ภายในนิวเคลียสของมัน ในกรณีนี้ทั้งสองกรณีของการเบี่ยงเบนของอนุภาคอัลฟาเกิดขึ้นเช่นเดียวกับกรณีของการชนกันของพวกเขากับนิวเคลียส

การทดลองของ Rutherford: แบบจำลองนิวเคลียร์ของอะตอม

ในปี 1911 Rutherford หลังจากหลายการวิจัยชี้ให้เห็นรูปแบบของโครงสร้างของอะตอมซึ่งเขาเรียกว่าดาวเคราะห์ ตามแบบจำลองนี้ภายในอะตอมมีนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยมวลทั้งหมดของอนุภาค อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเช่นเดียวกับดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ จากทั้งหมดของพวกเขาเรียกว่าเมฆอิเล็กทรอนิกส์จะเกิดขึ้น อะตอมมีประจุเป็นกลางดังแสดงในประสบการณ์ของ Rutherford

โครงสร้างของอะตอมในอนาคตมีความสนใจนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Niels Bohr เขาเป็นคนที่กลั่นหลักคำสอนรัทเธอร์เพราะถึงบอร์รุ่นดาวเคราะห์ของอะตอมเริ่มที่จะเผชิญกับความยากลำบากคำอธิบาย เป็นย้ายอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสในวงโคจรที่มีการเร่งบางอย่างช้าก็เร็วมันต้องตกอยู่กับนิวเคลียสของอะตอม อย่างไรก็ตาม Niels Bohr ก็สามารถที่จะพิสูจน์ให้เห็นว่ากฎหมายของกลศาสตร์คลาสสิกใช้งานไม่ภายในอะตอม