Ռադերֆորդի ալֆա մասնիկների ցրման մեթոդը. Ռադերֆորդի փորձերը ալֆա մասնիկների ցրման վերաբերյալ: Ռադերֆորդի փորձերը. ատոմի միջուկային մոդել

Ռադերֆորդի փորձը.

ՌԱԹԵՐՖՈՐԴ Էռնստ (1871-1937), անգլիացի ֆիզիկոս, ռադիոակտիվության և ատոմի կառուցվածքի ուսմունքի հիմնադիրներից մեկը, գիտական ​​դպրոցի հիմնադիրը, Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի արտասահմանյան թղթակից անդամը (1922) և Մ. ՍՍՀՄ ԳԱ (1925)։ Քավենդիշ լաբորատորիայի տնօրեն (1919-ից)։ Հայտնաբերել է (1899) ալֆա և բետա ճառագայթները և հաստատել դրանց բնույթը։ Ստեղծել է (1903, Ֆ. Սոդիի հետ միասին) ռադիոակտիվության տեսությունը։ Առաջարկել է (1911) ատոմի մոլորակային մոդելը։ Իրականացրել է (1919) առաջին արհեստ միջուկային ռեակցիա. Կանխատեսել է (1921) նեյտրոնի գոյությունը։ Նոբելյան մրցանակ (1908).

Նյութի բարակ շերտերով անցնող արագ լիցքավորված մասնիկների ցրման վերաբերյալ Ռադերֆորդի փորձը (1906 թ.) հնարավորություն տվեց ուսումնասիրել ատոմների ներքին կառուցվածքը։ Այս փորձարկումներում ալֆա մասնիկներն օգտագործվել են ատոմների՝ լիովին իոնացված հելիումի ատոմների հետազոտման համար, որոնք առաջացել են ռադիումի և որոշ այլ տարրերի ռադիոակտիվ քայքայման արդյունքում: Ռադերֆորդը ռմբակոծել է ծանր մետաղների ատոմները այս մասնիկներով։

Ռադերֆորդը գիտեր, որ ատոմները բաղկացած են թեթև բացասական լիցքավորված մասնիկներից՝ էլեկտրոններից և դրական լիցքավորված ծանր մասնիկներից։ Փորձերի հիմնական նպատակն է պարզել, թե ինչպես է դրական լիցքը բաշխվում ատոմի ներսում։ α-մասնիկների ցրումը (այսինքն՝ շարժման ուղղության փոփոխությունը) կարող է առաջանալ միայն ատոմի դրական լիցքավորված մասով։

Փորձերը ցույց են տվել, որ α մասնիկների մի մասը ցրված է մեծ անկյուններով՝ մոտ 180˚, այսինքն՝ հետ են շպրտվում։ Դա հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե ատոմի դրական լիցքը կենտրոնացած է ատոմի շատ փոքր կենտրոնական մասում՝ ատոմային միջուկում։ Ատոմի գրեթե ողջ զանգվածը նույնպես կենտրոնացած է միջուկում։

Պարզվել է, որ տարբեր ատոմների միջուկներն ունեն 10 -14 – 10 -15 սմ կարգի տրամագիծ, մինչդեռ բուն ատոմի չափը ≈10 -8 սմ է, այսինքն՝ 10 4 – 10 5 անգամ մեծ է: միջուկը։

Այսպիսով, ատոմը պարզվեց, որ «դատարկ» է։

Հիմնվելով ատոմային միջուկների վրա α-մասնիկների ցրման փորձերի վրա՝ Ռադերֆորդը եկավ. ատոմի մոլորակային մոդելին. Ըստ այս մոդելի՝ ատոմը բաղկացած է դրական լիցքավորված փոքր միջուկից և նրա շուրջը պտտվող էլեկտրոններից։

Տեսանկյունից դասական ֆիզիկաայդպիսի ատոմը պետք է անկայուն լինի, քանի որ էլեկտրոնները, որոնք շարժվում են արագացումով ուղեծրերով, պետք է անընդհատ էլեկտրամագնիսական էներգիա արձակեն։

Ատոմների կառուցվածքի մասին պատկերացումների հետագա զարգացումը կատարել է Ն. Բորը (1913 թ.) քվանտային հասկացությունների հիման վրա։

Լաբորատոր աշխատանք.

Այս փորձը կարող է իրականացվել հատուկ սարքի միջոցով, որի նկարը ներկայացված է Նկար 1-ում։

α-մասնիկների ցրումը (շարժման ուղղության փոփոխությունը) կարող է առաջանալ միայն ատոմի դրական լիցքավորված մասով։ Այսպիսով, α մասնիկների ցրումից հնարավոր է որոշել ատոմի ներսում դրական լիցքի և զանգվածի բաշխման բնույթը։ Ռադերֆորդի փորձերի դիագրամը ներկայացված է Նկար 1-ում: Ռադիոակտիվ դեղամիջոցի կողմից արձակված α-մասնիկների ճառագայթը բաց է թողնվել դիֆրագմայի միջոցով և այնուհետև ընկել ուսումնասիրվող նյութի (այս դեպքում՝ ոսկու) բարակ փայլաթիթեղի վրա: Ցրվելուց հետո α-մասնիկներն ընկան ցինկի սուլֆիդով պատված էկրանի վրա։ Էկրանի հետ յուրաքանչյուր մասնիկի բախումն ուղեկցվել է լույսի բռնկումով (ցինտիլացիա), որը կարելի էր դիտարկել մանրադիտակի միջոցով։

Սարքի ներսում լավ վակուումով և փայլաթիթեղի բացակայության դեպքում էկրանին հայտնվեց լույսի շերտ, որը բաղկացած էր α մասնիկների բարակ ճառագայթից առաջացած ցինտիլացիաներից։ Բայց երբ փայլաթիթեղը տեղադրվեց ճառագայթի ճանապարհին, α-մասնիկները, ցրման պատճառով, բաշխվեցին. ավելի մեծ տարածքէկրան.

Մեր փորձի ժամանակ մենք պետք է ուսումնասիրենք α-մասնիկը, որն ուղղված է ոսկու միջուկին 180° անկյուն կազմելիս (նկ. 2) և վերահսկել α-մասնիկի ռեակցիան, այսինքն. ինչ նվազագույն հեռավորության վրա α-մասնիկը կմոտենա ոսկու միջուկին (նկ. 3):

Բրինձ. 2 Նկ.3

Տրված է.

V 0 =1,6*10 7 մ/վ – սկզբնական արագություն

d = 10 -13

r min =?

Հարցեր.

Որքա՞ն է α մասնիկի և միջուկի միջև նվազագույն հեռավորությունը r min, որին կարելի է հասնել այս փորձի ժամանակ: (նկ. 4)

Նկ.4

Լուծում:

Մեր փորձի ժամանակ α-մասնիկը ներկայացված է որպես ատոմ

մ նեյտր կգ

Z=2 – պրոտոններ

N= Au – Z = 4 – 2 = 2 նեյտրոն

m p = կգ

Z=79 – պրոտոնների թիվը

N= Au – Z = 196 – 79 = 117 (նեյտրոններ)

Cl 2 / H ∙m 2 – էլեկտրական հաստատուն

Կուտակված փորձարարական տվյալների հիման վրա ատոմի մոդել ստեղծելու առաջին փորձը (1903 թ.) պատկանում է Ջ.Թոմսոնին։ Նա կարծում էր, որ ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք գնդաձև համակարգ է՝ մոտավորապես 10–10 մ շառավղով։ Ատոմի դրական լիցքը հավասարաչափ բաշխված է գնդակի ամբողջ ծավալով, և դրա ներսում են գտնվում բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները (նկ. 6.1)։ .1). Ատոմների գծային արտանետումների սպեկտրը բացատրելու համար Թոմսոնը փորձել է որոշել ատոմում էլեկտրոնների գտնվելու վայրը և հաշվել դրանց թրթռումների հաճախականությունը հավասարակշռության դիրքերի շուրջ։ Սակայն այս փորձերն անհաջող էին։ Մի քանի տարի անց անգլիացի մեծ ֆիզիկոս Է.Ռադերֆորդի փորձերում ապացուցվեց, որ Թոմսոնի մոդելը ճիշտ չէ։

Նկար 6.1.1.

Ջ.Թոմսոնի ատոմի մոդելը

Առաջին ուղղակի հետազոտական ​​փորձերը ներքին կառուցվածքըատոմներն իրականացրել են Է.Ռադերֆորդը և նրա համախոհներ Է.Մարսդենը և Հ.Գեյգերը 1909–1911թթ. Ռադերֆորդն առաջարկել է օգտագործել ատոմային զոնդավորում՝ օգտագործելով α-մասնիկներ, որոնք առաջանում են ռադիումի և որոշ այլ տարրերի ռադիոակտիվ քայքայման ժամանակ։ Ալֆա մասնիկների զանգվածը մոտավորապես 7300 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից, իսկ դրական լիցքը հավասար է տարրական լիցքի կրկնակի: Իր փորձերում Ռադերֆորդն օգտագործել է ալֆա մասնիկներ՝ մոտ 5 ՄէՎ կինետիկ էներգիայով (այդպիսի մասնիկների արագությունը շատ բարձր է՝ մոտ 107 մ/վ, բայց դեռ զգալիորեն պակաս է լույսի արագությունից)։ α մասնիկները լիովին իոնացված հելիումի ատոմներ են: Դրանք հայտնաբերվել են Ռադերֆորդի կողմից 1899 թվականին ռադիոակտիվության ֆենոմենն ուսումնասիրելիս։ Ռադերֆորդը այդ մասնիկներով ռմբակոծել է ծանր տարրերի (ոսկի, արծաթ, պղինձ և այլն) ատոմները։ Ատոմները կազմող էլեկտրոնները իրենց ցածր զանգվածի պատճառով չեն կարող նկատելիորեն փոխել α մասնիկի հետագիծը։ Ցրումը, այսինքն՝ α-մասնիկների շարժման ուղղության փոփոխությունը կարող է առաջանալ միայն ատոմի ծանր, դրական լիցքավորված մասի պատճառով։ Ռադերֆորդի փորձի դիագրամը ներկայացված է Նկ. 6.1.2.

Նկար 6.1.2.

α-մասնիկների ցրման վերաբերյալ Ռադերֆորդի փորձի սխեման. K – ռադիոակտիվ նյութով կապարի տարա, E – ցինկի սուլֆիդով պատված էկրան, F – ոսկե փայլաթիթեղ, M – մանրադիտակ

Կապարի տարայի մեջ փակված ռադիոակտիվ աղբյուրից ալֆա մասնիկները ուղղվում էին բարակ մետաղական փայլաթիթեղի վրա։ Ցրված մասնիկներն ընկել են ցինկի սուլֆիդային բյուրեղների շերտով ծածկված էկրանի վրա, որն ունակ է շողալ, երբ հարվածում է արագ լիցքավորված մասնիկներին: Էկրանի վրա ցինտիլացիաները (շողշողումները) դիտարկվել են աչքով՝ օգտագործելով մանրադիտակ: Ռեզերֆորդի փորձի ժամանակ ցրված α մասնիկների դիտարկումները կարող էին իրականացվել փնջի սկզբնական ուղղության φ տարբեր անկյուններով։ Պարզվել է, որ α մասնիկների մեծ մասն անցնում է մետաղի բարակ շերտով՝ քիչ կամ առանց շեղումների։ Այնուամենայնիվ, մասնիկների մի փոքր մասը շեղվում է 30°-ից ավելի զգալի անկյուններով: Շատ հազվագյուտ ալֆա մասնիկները (մոտ տասը հազարից մեկը) շեղվել են 180°-ին մոտ անկյան տակ։

Այս արդյունքը լիովին անսպասելի էր նույնիսկ Ռադերֆորդի համար։ Նրա գաղափարները կտրուկ հակասում էին Թոմսոնի ատոմի մոդելին, ըստ որի դրական լիցքը բաշխվում է ատոմի ողջ ծավալով։ Նման բաշխման դեպքում դրական լիցքը չի կարող ստեղծել ուժեղ էլեկտրական դաշտ, որը կարող է հետ շպրտել α մասնիկները։ Միատեսակ լիցքավորված գնդակի էլեկտրական դաշտը առավելագույնն է նրա մակերեսի վրա և նվազում է մինչև զրոյի, երբ մոտենում է գնդակի կենտրոնին: Եթե ​​գնդակի շառավիղը, որում կենտրոնացած է ատոմի ողջ դրական լիցքը, նվազի n գործակցով, ապա α-մասնիկի վրա գործող առավելագույն վանող ուժը, ըստ Կուլոնի օրենքի, կմեծանա n 2 գործակցով։ Հետեւաբար, բավականաչափ մեծ նշանակություն n α մասնիկները կարող են ցրվել մինչև 180° մեծ անկյուններում: Այս նկատառումները Ռադերֆորդին հանգեցրին այն եզրակացության, որ ատոմը գրեթե դատարկ է, և նրա ողջ դրական լիցքը կենտրոնացած է փոքր ծավալի մեջ։ Ռադերֆորդը ատոմի այս հատվածն անվանել է ատոմային միջուկ։ Ահա թե ինչպես է այն առաջացել միջուկային մոդելըատոմ. Բրինձ. 6.1.3-ը ցույց է տալիս α մասնիկի ցրումը Թոմսոնի ատոմում և Ռադերֆորդի ատոմում:

Ատոմի կառուցվածքի ուսումնասիրության դասական փորձերը իրականացվել են սըր Էռնեստ Ռադերֆորդի կողմից 1911 թվականին։ Ռադերֆորդը փորձեր է անցկացրել՝ ուսումնասիրելու ալֆա մասնիկների ցրումը մետաղական փայլաթիթեղի բարակ թիթեղներով։ Ատոմների վրա ազդեցությունն իրականացվել է զանգվածային մասնիկների ճառագայթով ռմբակոծելով դրանք։ Փորձարարական դիագրամը ներկայացված է Նկ. 1.

F բարակ ոսկե փայլաթիթեղը (փայլաթիթեղի հաստությունը մոտ 10 -7 մ էր, այն պարունակում էր մոտ 400 ատոմ) գնդաձև էկրանի ներսում դրվեց E: Էկրանի անցքի միջով ռադիոակտիվ դեղամիջոցից արձակված արագ ալֆա մասնիկների ճառագայթը պարունակում էր. կապարի տարայի մեջ ընկել է R ափսեի վրա ուղղահայաց: և լիցքավորել հավասար + 2e

(e-ն տարրական էլեկտրական լիցքի արժեքն է): Ալֆա մասնիկի արագությունը 10 7 մ/վ կարգի էր, էներգիան՝ 4,05 ՄեՎ։ Երբ փայլաթիթեղի հաստությունը փոքր է, ալֆա մասնիկների բախումը գրեթե միայնակ է, այսինքն. Յուրաքանչյուր մասնիկ բախվում է միայն մեկ ատոմի հետ՝ փոխելով իր թռիչքի ուղղությունը։

Էկրանի ներքին պատերը պատված էին ֆոսֆորով, մի նյութ, որի մեջ ալֆա մասնիկները հարվածում էին փայլատակումներ: Սա հնարավորություն տվեց գրանցել ալֆա մասնիկները M սարքով, որոնք ցրված էին ատոմներով սկզբնական ուղղությունից տարբեր θ անկյուններով։ Ալֆա մասնիկների ցրման վերաբերյալ փորձերը հնարավորություն տվեցին հաստատել հետևյալ օրինաչափությունները.

1. Ալֆա մասնիկների ճնշող մեծամասնությունը փայլաթիթեղի միջով անցնում է գրեթե ազատ՝ դրանք չեն շեղվում և էներգիա չեն կորցնում։

2. Մասնիկների միայն մի փոքր մասն է (≈ 0,01%, այսինքն՝ մեկ տասնհազարերորդականը) հետ է շրջվել, այսինքն՝ փոխել է շարժման ուղղությունը 90 աստիճանից մեծ անկյան տակ։

Ռադերֆորդի փորձերի արդյունքները կարելի է բացատրել այն ենթադրության հիման վրա, որ ատոմի ողջ դրական լիցքը և գրեթե ողջ զանգվածը կենտրոնացած են ատոմի մի փոքր հատվածում՝ միջուկում, որի չափերը կազմում են մոտ 10 -14 մ լիցքավորված էլեկտրոնները միջուկի շուրջը շարժվում են հսկայական (միջուկի համեմատ) տարածքում, որի չափը մոտ 10-10 մ է:

Այս ենթադրությունն ընկած է ատոմի միջուկային մոդել, որը կոչվում է նաև մոլորակային։ Ատոմում էլեկտրոնների թիվը հավասար է տարրի ատոմային թվին պարբերական աղյուսակՄենդելեևը. Բացի այդ, ցույց է տրվել, որ էլեկտրոնները միջուկի հետ կապող ուժերը ենթակա են Կուլոնի օրենքին։

Այնուամենայնիվ, միջուկային մոդելը հակասում է դասական էլեկտրադինամիկայի օրենքներին: Փաստորեն, եթե էլեկտրոնը ատոմում հանգստի վիճակում է, այն պետք է ընկնի միջուկի վրա Կուլոնյան ձգողական ուժի ազդեցության տակ։ Եթե ​​էլեկտրոնը պտտվում է միջուկի շուրջ, այն պետք է արձակի էլեկտրամագնիսական դաշտ: Միևնույն ժամանակ, այն կորցնում է իր էներգիան ճառագայթման միջոցով, շարժման արագությունը նվազում է, և էլեկտրոնը, ի վերջո, պետք է ընկնի միջուկի վրա: Ատոմների արտանետման սպեկտրներն այս դեպքում պետք է լինեն շարունակական, իսկ ատոմի կյանքի տևողությունը չպետք է գերազանցի 10 -7 վրկ-ը: Փաստորեն, ատոմները կայուն են, իսկ ատոմների արտանետման սպեկտրները՝ դիսկրետ։

Ալֆա մասնիկների ցրման փորձ

Էլեկտրոնի, ռենտգենյան ճառագայթների և ռադիոակտիվության երևույթի հայտնաբերումը ցույց տվեցին, որ ատոմը որպես անբաժանելի մասնիկի գաղափարը ճիշտ չէ: \(XIX\) դարի վերջում պարզ դարձավ, որ ատոմը պետք է ունենա բարդ կառուցվածք։ Ատոմի կառուցվածքի ուսումնասիրության մեջ մեծ ներդրում է ունեցել փորձարար ֆիզիկոս Էռնեստ Ռադերֆորդը։

Էռնեստ Ռադերֆորդ

1904 թվականին Ռադերֆորդը սկսեց իր փորձերը բարակ մետաղական թիթեղները (ոսկի և պլատին) ալֆա մասնիկներով ռմբակոծելու վերաբերյալ՝ ուսումնասիրելու թիթեղները կազմող ատոմների կառուցվածքը։

Ալֆա մասնիկը հելիումի իոնացված ատոմ է:

Ալֆա մասնիկը զանգվածային (ալֆա մասնիկի զանգվածը մի քանի հազար անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից) դրական լիցքավորված մասնիկ է։ Ալֆա մասնիկի լիցքը երկու անգամ գերազանցում է տարրական լիցքը։

Ռադերֆորդի կարգավորումը սխեմատիկորեն ներկայացված է ստորև բերված նկարում:

Հաստ պատերով կապարի դեպքում (\(1\)) կա ռադիոակտիվ նյութ (\(2\)), որն արտանետում է ալֆա մասնիկների հոսք։ Փոքր անցքի միջով (\(3\)) ալֆա մասնիկների հոսքն ուղղվում է բարակ ոսկե փայլաթիթեղի վրա (\(4\)) (\(0,1\) մկմ կարգի հաստությամբ): Նրբաթիթեղի հետևում ցինկի սուլֆիդով պատված էկրան է (\(5\)): Երբ ալֆա մասնիկը բախվում է, էկրանին նկատվում է բռնկում:

Համաձայն ատոմային կառուցվածքի Թոմփսոնի մոդելի՝ ալֆա մասնիկները պետք է բախվեն խոշոր, խիտ ատոմների հետ և տարբեր անկյուններով հեռանան իրարից։ Այնուամենայնիվ, փորձը ցույց է տվել, որ ալֆա մասնիկների մեծ մասն անարգել թռչում է մետաղական թիթեղով (\(6\)): Եվ բոլոր ալֆա մասնիկների միայն մի փոքր մասն է փոխում շարժման ուղղությունը՝ շեղվելով փոքր անկյուններով (\(7\)): Իսկ որոշ մասնիկներ նույնիսկ փայլաթիթեղից հեռանում են հակառակ ուղղությամբ (\(8\)):

Փորձի արդյունքները զարմանալի էին. Միայն \(1911\) թվականին Ռադերֆորդը կարողացավ բացատրել փորձերի արդյունքները՝ առաջարկելով ատոմի կառուցվածքի նոր մոդել։

Ատոմային կառուցվածքի միջուկային մոդել

Քանի որ ալֆա մասնիկների մեծ մասն ազատորեն անցնում էր փայլաթիթեղի միջով, դա նշանակում էր, որ գրեթե ամբողջ տարածությունը, որով անցնում էր ալֆա մասնիկների հոսքը, դատարկ տարածություն էր: Այդ դեպքում որտե՞ղ է «թաքնված» ատոմի ողջ զանգվածը: Ռադերֆորդը ենթադրում էր, որ ատոմի գրեթե ամբողջ զանգվածը կենտրոնացած է շատ փոքր ծավալում՝ ատոմի միջուկում: Ակնհայտ էր, որ միջուկը պետք է դրական լիցքավորված լինի։ Երբ ալֆա մասնիկը բավական մոտ է թռչում նման միջուկին, Կուլոնյան վանող ուժերի պատճառով տեղի է ունենում մասնիկի շարժման սկզբնական ուղղությունից շեղում։ Եվ երբ այն բախվում է միջուկին, մասնիկը հետ է պտտվում հակառակ ուղղությամբ: Ըստ Ռադերֆորդի հաշվարկների՝ ատոմի միջուկի չափը պետք է մոտավորապես \(3000\) անգամ փոքր լիներ ատոմից։ Ատոմի մնացած տարածությունը պետք է զբաղեցնի էլեկտրոնները։

Ատոմի կառուցվածքի մոլորակային մոդել

Այսպիսով, պարզ դարձավ, որ «ատոմի կառուցվածքի պուդինգային մոդելը» ճիշտ չէ։ Փորձարարական տվյալների հիման վրա առաջարկվել է նոր մոդելատոմի կառուցվածքը, որը կոչվում է «մոլորակային» ատոմային կառուցվածքի մոդել».

Ուշադրություն դարձրեք.

Ռադերֆորդի մոդելի համաձայն՝ ատոմը բաղկացած է շատ փոքր դրական լիցքավորված միջուկից, որի չափը հազարավոր անգամ փոքր է բուն ատոմից, և էլեկտրոններից, որոնք պտտվում են միջուկի շուրջը շրջանաձև ուղեծրերով։

Մոդելը շատ նման էր շենքի մոդելին արեգակնային համակարգ, որտեղ մոլորակները պտտվում են զանգվածային Արեգակի շուրջ շրջանաձև ուղեծրերով։

Այսպիսով, մոլորակային մոդելի հիման վրա հնարավոր եղավ բացատրել ալֆա մասնիկների ցրման վերաբերյալ փորձերի արդյունքները։ Այնուամենայնիվ, հնարավոր չեղավ բացատրել ատոմների կայունությունը։ Ատոմում էլեկտրոնի շարժումը տեղի է ունենում արագացումով։ Ըստ դասական էլեկտրադինամիկայի՝ այս շարժումը պետք է ուղեկցվեր էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետմամբ, որի արդյունքում ատոմում էլեկտրոնի էներգիան շարունակաբար կնվազեր։ Էլեկտրոնը կսկսեր պարույրով մոտենալ միջուկին և շատ շուտով կընկնի դրա վրա։ Այնուամենայնիվ, ատոմները կայուն են: Հետևաբար, մոլորակային մոդելը հակասում էր դասական ֆիզիկայի օրենքներին։

Վերադարձ ներս հին ժամանակներԳաղափար առաջացավ, որ Տիեզերքը բաղկացած է փոքր անբաժանելի մասնիկներից՝ ատոմներից։ Նյութի կառուցվածքի այս գաղափարը գոյատևեց մինչև վերջ XIXդարում, երբ 20-րդ դարի սկզբին հավաստիորեն հաստատվեց, որ յուրաքանչյուր ատոմ պարունակում է էլեկտրոններ։ Էլեկտրոնի հայտնաբերման հարցում առաջնահերթությունը պատկանում է անգլիացի ֆիզիկոս Ջ.Թոմսոնին։ Միաժամանակ, այն ժամանակ հայտնի էր, որ ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է։ Հետևաբար, էլեկտրոնների բացասական լիցքը պետք է փոխհատուցվի ատոմի լիցքում ներառված անհայտ մասնիկների դրական լիցքով։

19-րդ դարի 90-ականներին Ջ. Թոմսոնի ատոմի մոդելը համասեռ, դրական գնդաձև միջավայրի տեսքով, որտեղ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները ցրված են, ինչպես չամիչը բուլկի մեջ, լայն տարածում գտավ: Ջ.Թոմսոնի ատոմային մոդելը նման է կեքսի: Սակայն շուտով «քափքեյքի» մոդելի հեղինակն առաջարկեց ատոմում էլեկտրոնների ոչ ստատիկ դիրքը։

Ամենաիրատեսականը թվում էր Է.Ռադերֆորդի ատոմի միջուկային կամ մոլորակային մոդելը, որն առաջարկել է անգլիացի ֆիզիկոսը 1911 թվականին։ Մոլորակային մոդելը Է.Ռադերֆորդի և նրա գործընկերների կողմից ալֆա մասնիկների ցրման վերաբերյալ փորձերի արդյունքն էր: Փորձերը բաղկացած էին հետևյալից. Դրական լիցքավորված α մասնիկների ճառագայթն ուղղվում է բարակ փայլաթիթեղի տեսքով ոսկու թերթիկի վրա։ Նրբաթիթեղի հետևում էկրան էր ծածկված ցինտիլյատորով, մի նյութ, որը լույս է արձակում այն ​​կետում, որտեղ ալֆա մասնիկը հարվածում է: Ջ. Թոմսոնի մոդելի հիման վրա ակնկալվում է, որ α մասնիկները չեն շեղվի մեծ անկյուններով, քանի որ էլեկտրոնները շատ ավելի թեթև են, քան α մասնիկները։ Եվ, իրոք, փորձերը ցույց տվեցին, որ ալֆա մասնիկների մեծ մասն ազատորեն անցնում է փայլաթիթեղի թերթիկի միջով, կարծես այն հիմնականում դատարկ տարածություն է: Եվ այնուամենայնիվ, α որոշ մասնիկներ շեղվեցին փոքր անկյուններով, ինչը, ինչպես կարելի է ենթադրել, հետևանք էր ատոմի դրական լիցքի հետ փոխազդեցության։ Բայց անսպասելին ու ապշեցուցիչը այն էր, որ α մասնիկների փոքր քանակությունը ցրվեցին մեծ անկյուններով՝ հասնելով 180°-ի: Դա կարող է տեղի ունենալ միայն այն դեպքում, եթե դրական լիցքավորված α մասնիկները վանում են զանգվածային դրական լիցքից, որը կենտրոնացած է տարածության փոքր տարածքում:

Է.Ռադերֆորդի մոդելի համաձայն՝ ատոմը բաղկացած է զանգվածային, դրական լիցքավորված միջուկից, որում կենտրոնացած է ատոմի զանգվածի 99,94%-ը։ Դրական լիցքի մեծությունը գնահատվում է ze-ի արտադրյալով, որտեղ z-ն ատոմային թիվն է քիմիական տարրԴ.Մենդելեևի աղյուսակում; e - տարրական լիցքավորում: ~10-10 մ արտաքին տրամագծով գնդիկի ներսում միջուկի շուրջ էլեկտրոնները պտտվում են փակ էլիպսաձև ուղեծրերով՝ ձևավորելով. էլեկտրոնային թաղանթատոմ. Էլեկտրոնները ատոմում չեն կարող հանգստանալ, քանի որ այս դեպքում նրանք կընկնեն միջուկի վրա՝ Կուլոնյան ձգողության ազդեցության տակ։ Ըստ Է.Ռադերֆորդի գնահատականների՝ միջուկի չափերը պետք է լինեն 10 -15 -10 -14 մ կարգի. միջուկը (10-100) միջուկի չափից 103-ով ավելի հեռավորության վրա։ Եվ ահա երկրորդ եզրակացությունը. ատոմի հիմնական մասը դատարկ տարածությունն է:

Է. Ռադերֆորդի մոդելի թերությունը ատոմի բացառիկ կայունության փաստը բացատրելու անկարողությունն է. նախ՝ այլ ատոմների հետ բախումների ժամանակ. երկրորդ, դասական ֆիզիկայի օրենքների համաձայն, միջուկի շուրջ էլեկտրոնների պտույտը չի կարող կայուն լինել, քանի որ այն պետք է ուղեկցվի էլեկտրամագնիսական ճառագայթմամբ, ինչպես լիցքավորված մասնիկների ցանկացած արագացված շարժում: Իսկ դասական ֆիզիկայի օրենքներով էլեկտրոնները, շրջանով շարժվելով, ունեն կենտրոնաձիգ արագացում. Կենտրոնաձև ուժը, որը էլեկտրոնին պահում է r շառավիղով ուղեծրում, էլեկտրոնի դեպի միջուկ ձգող ուժն է.

որտեղ ε o = 8.85 10 -12 F / m - էլեկտրական հաստատուն; m e - էլեկտրոնային զանգված, կգ; v-ն ուղեծրում գտնվող էլեկտրոնի արագությունն է՝ մ/վ: Ստեղծելու համար էլեկտրամագնիսական դաշտէներգիան սպառվում է. Էլեկտրոնի էներգիան աստիճանաբար պետք է նվազի, և դրա հետ մեկտեղ միջուկի շուրջ էլեկտրոնի պտտման արագությունը։ Էլեկտրոնն ի վերջո պետք է ընկնի միջուկի մեջ: Այնուամենայնիվ, ատոմները բավականին կայուն գոյացություններ են և կարող են գոյություն ունենալ միլիարդավոր տարիներ: Երրորդ, ըստ Է. Ռադերֆորդի մոդելի, ատոմի արտանետումների սպեկտրը պետք է շարունակական լինի: Փորձերը ցույց են տվել, որ որոշակի ատոմի արտանետումների սպեկտրը դիսկրետ է։