ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Модели атома Дж. Дж. Томсона и Резерфорда из "Оптика " Вся совокупность наших сведений об оптических явлениях, и в первую очередь эффект Зеемана, свидетельствует, что излучение света обусловлено процессами, в которых принимают участие электроны, входящие в состав атома. [c.718] Для объяснения линейчатого спектра, испускаемого изолированным атомом, следовало предположить, что электрон в излучающем атоме совершает (почти) гармонические колебания, которые согласно классическим законам и обусловливают почти монохроматическое излучение. Поэтому на основании вида атомных спектров следовало предположить такое устройство атома, при котором электроны, входящие в его состав, способны совершать гармонические колебания, т. е. удерживаются около положения равновесия квазиупругой силой вида / = — кх, где к — постоянная, ах — отклонение электрона от положения равновесия. [c.718] Исходя из закона взаимодействия точечных электрических зарядов (закон Кулона), можно было бы представить себе модель атома, удовлетворяющую такому требованию. Согласно этой модели, предложенной Дж. Дж. Томсоном (1903 г.), атом представляет собой равномерно заполненную положительным электричеством сферу, внутри которой находится электрон. Если заряд электрона равен положительному заряду сферы, то такой атом будет нейтральным, а сила, действующая на электрон при его смещении, подчиняется закону квазиупругой силы. [c.718] Попытка подобного рода была предпринята еще Ленардом (1903 г.), который изучал прохождение быстрых электронов через материальные тела и пришел к выводу, что атом нельзя представлять себе состоящим из заряженного вещества, равномерно распределенного по всему его объему, а скорее следует приписать ему ажурное строение. К тем же заключениям, но гораздо более обоснованным и количественно уточненным, пришел позже (1913 г.] и Резерфорд, предпринявший исследование внутренности атома более мощными средствами. [c.719] В качестве зонда для прощупывания атома Резерфорд выбрал а-частицы, т. е. быстро летящие ионы гелия с атомным весом 4 и двойным элементарным зарядом, выделяющиеся при радиоактивном распаде сложных атомов. Так как а-частицы представляют собой сравнительно тяжелые частицы (атомный вес их равен 4, т. е. масса 6,65 10 г), летящие с большой скоростью (до /l5 скорости света), то кинетическая энергия отдельных а-частиц весьма значительна. Это делает возможным непосредственное наблюдение на опыте отдельных а-частиц. Действительно, существует несколько методов таких наблюдений. Простейшим из них является метод сцинтилляций, основанный на способности а-частицы при ударе о фосфоресцирующий экран вызывать вспышку, достаточно яркую для наблюдения при помощи лупы. Можно также непосредственно наблюдать путь а-частицы в виде узкого пучка тумана в камере Вильсона. [c.719] Пользуясь возможностью наблюдения отдельных а-частиц, Резерфорд исследовал (по методу сцинтилляций), каким образом меняется направление полета а-частиц при прохождении их сквозь слой какого-либо вещества (рассеяние а-частиц). [c.719] При прохождении а-частицы через вещество происходит изменение направления ее полета в результате взаимодействия с зарядами, входящими в состав атома. При этом столкновение с электроном не должно сильно сказываться на траектории а-частицы, так как масса ее приблизительно в 7000 раз превосходит массу электрона при встрече с а-частицей электрон значительно сместится без заметного изменения пути а-частицы. Напротив, столкновение с положительно заряженной частью атома может вызвать более или менее резкое изменение направления движения а-частицы. [c.719] Опыты Резерфорда показали, что наряду со случаями отклонения а-частиц на малые углы довольно часто происходят столкновения, вызывающие крутой поворот траектории а-частицы, в частности, даже ее отбрасывание назад. Точные и тщательные исследования законов рассеяния а-частиц, выполненные Резерфордом и его сотрудниками, в первую очередь Чэдвиком, позволили прийти к выводу, что положительный заряд атома сконцентрирован в очень малой центральной его части, называемой ядром и имеющей размеры, не превышающие 10 см. [c.720] Таким образом, доказано, что нельзя пользоваться моделью Томсона (положительная сфера имеет размеры атома) и надо представлять себе атом, содержащий 2 электронов, как систему зарядов, в центре которой находится положительно заряженное ядро с зарядом 1е, а вокруг ядра расположены электроны, распределенные по всему объему, занимаемому атомом. Лучше сказать, что размерами атома мы считаем размеры области, где расположены принадлежащие атому электроны. Такая система зарядов не может находиться в устойчивом равновесии, если заряды неподвижны (общее положение электростатики). Поэтому необходимо предположить, что электроны движутся вокруг центрального ядра наподобие планет Солнечной системы, описывая около него замкнутые траектории. Так возникла ядерная модель атома Резерфорда, сохранившая свое значение и до настоящего времени, хотя в рамках современных представлений мы не можем говорить столь определенно ни о локализации зарядов, ни об их траекториях. [c.720] Вернуться к основной статье