Experimentul Rutherford. Modelul planetar al atomului.

În ce dat doua lecții de fizică

atomică vom discuta despre experimentul

rutherford și despre modelul planetar

al atomului Ce rezultă din acest

experiment Russell for ce a propus

studierea structurii interne atomilor

prin împrăștierea unui fascicul

de particule încărcate electric

pe aceștia atomi și măsurare a

Proprietăților acestor particule

după împrăștiere adică după interacția

cu apă înainte de a trece la dispozitivul

experimental să subliniez un fapt

și anume că bineînțeles până la

rață Ford nu se știa nimic despre

structura internatul nu se știa

doar că acești atomi există în

concluzie ar fi folositor dacă

și dumneavoastră ați face abstracție

de tot ceea ce știți deja despre

structura atomilor pentru a înțelege

modul în care rutter forte procedat

Deci să discutăm dispozitivul a

experimenta primul lucru de care

avea nevoie rutherford era acest

fascicul de particule încărcate

la folosit o sursă de particule

Alfa care sunt nuclee de heliu

Ciao sarcină electrică plus doi

plus doi suc două sarcini electrice

elementare de ce a folosit ca sursă

radio Radio activ acest atom sau

ces nucleu este instabil și se

dezintegrează după un anumit timp

producând aceste fascicule de particule

Alfa care au viteză mare aproximativ

viteza medie este aproximativ 1

ori 10 la 7 metri pe secundă Care

este aproximativ 5% din viteza

lumii apoi bineînțeles a doua parte

a experimentului sunt atom Adică

o substanță are nevoie de substanță

către care se îndrepta acest fascicul

de particule era folosit de cica

țintă a fasciculului de particule

o foiță de aur foarte subțire 5

ori 10 la minus 7 m sau dacă doriți

0 micrometri Deci pentru a am Desenați

schematic Razer phone avut o sursă

formată din atomi de radio Radio

activ pe care a închis o incintă

din Plumb cumicu mic orificiu a

folosit Plumb pentru că plumbul

este foarte eficient în a ecran

a opri aceste particule Alfa bineînțeles

a lăsat un orificiu pentru a produce

acest fascicul Deci prin orificiu

au obținut fascicolul de particule

Alfa Nici acesta este schematic

reprezentat fascicolul de particule

Alfa care sunt după cum am spus

nuclee de heliu care are sarcină

plus 2 acest fascicul intersecta

o foiță de aur foarte subțire și

în felul acesta interacționa cu

atomii din din interior și era

împrăștiat pe el Pentru a măsura

acest aceste particule Alfa împrăștiate

rosser Ford și colaboratorii săi

a folosit un detector de particule

Alfa Deci un o a treia componentă

a experimentului este un ecran

fluorescent care înconjoară complet

ținta exceptând un orificiu prin

care intră fasciculul de particule

în care măsura particule Alfa împrăștiate

pe foiță de Aur și în fine întregul

dispozitiv experimental se afla

întru incintă vidată Pentru a evita

interacția dintre fascicolul de

particule Alfa și atomii din aer

care ar fi produs un semnal nedorit

rezultatele acestui experiment

În primul rând sau observat că

aproape toate dar nu chiar toate

particule Alfa traversează foița

fără de vie asta înseamnă că aproape

toate particulele Alpha împrăștiate

ajung în ecranul Florești Cent

în Prelungirea razei incidente

fără devieri al doilea rezultat

există totuși o foarte mică fracție

1 o particulă Alfa din 10.000 totuși

suferă împrăștiere asta înseamnă

că în ecranul Florești Sant este

detectată la un unghi să îl numim

teta mai mare decât z al treilea

rezultat este că dintre aceste

particule puține care suferă împrăștie

o mare fracție sunt împrăștiate

la 180 de g deci dintre particulele

care au tata mai mare decât 0 o

mare parte au teta foarte aproape

de 180 de grade sunt împrăștiate

în direcția opusă fasciculul incident

și în fine al patrulea rezultat

este că această fracție a particulelor

împrăștiate meci această fracție

crește cu grosimea foiței Deci

dacă foița grosimea foliei este

crescută atunci din ce în ce mai

multe particule au tata mai mare

decât 0 și de asemeni dacă înlocuim

foița de aur cu foițe din alte

metale care au masa atomică mai

mare atunci de asemeni această

fracție crește Haideți să discutăm

acum despre concluziile ce pot

fi trase din aceste patru rezultate

experimentale În primul rând din

primele două rezultate experimentale

și din faptul pe care îl voi explica

imediat că foița are sute are multe

straturi de atomi de ordinul sutelor

rezultă că atomii constau sau sunt

formați în cea mai mare parte din

spațiu gol Haideți să explicăm

un pic de unde a rezultat chest

lucru în primul rând să îmi socotim

aproximativ să calculăm aproximativ

numărul de straturi de atomi din

foiță Deci dacă luăm densitatea

aurului ca fiind egală cu 2 ori

10 la a patra kilograme pe metru

cub și apoi masa unui atom de aur

Care este bineînțeles prin definiție

a valoarea masei atomice înmulțită

cu masa unei unități atomice de

masă Deci aproximativ egală cu

3 ori 10 la Minus 25 kg din aceste

două valori putem calcula imediat

volumul unui volumul mediu al unui

atom de aur ca fiind rămas împărțit

la de la densitate și Deci egal

cu 1 ori 10 la minus 9 29 metri

cubi acesta ar fi volumul mediu

pe care un atom Indiferent De ce

înseamnă acest atom de aur de la

acest ar trebui să fie Volumul

lui mediu de aici putem calcula

imediat raza medie a unui atom

deoarece volumul este 4 pe 3 ARCUB

De ce aproximam atomul ca având

două formă sferică și atunci volumul

unei sfere este legat de raza lui

prin aceasta formula geometrică

și Deci obținem că raza medie a

unui atom de aur a trebui să fie

în jur de 1 ori 10 la minus 10 metri

bineînțeles în acest calcul suntem

interesați doar în valorile aproximative

pentru a calcula un număr aproximativ

de straturi de atomi și acum suntem

gata să facem acest calcul deoarece

știind că grosimea foiței de aur

în experimentul lui rutherford

după cum am spus era 5 ori 10 la

minus 7 metri și Deci distante

straturi de atom ar trebui să fie

egal cu grosimea foiței împărțită

la dimensiunea unui atom Sau dacă

vreți la diametrului care ar fi

de două ori raza Deci numărul aproximativ

de straturi de atomi din foiță

a lui rutherford ar trebui să fie

5 ori 10 la minus 7 împărțit la

3 ori 10 la minus 10 făcând acest

calcul rezultă că ar trebui să

fie undeva la 1.560 de strat de

atomi bineînțeles acesta nu este

un număr fix un număr un calcul

precizăm dar ne dă un ordin de

mărime al numărului de straturi

de atomi prin care fascicul de

particule Alfa trebuie să treacă

de situație în felul următor avem

un fascicul de particule Alfa cu

sarcină plus doi e care intră întrun

material o foiță de aur care are

stratul de atom Nu știm ce sunt

aceștia toamnă dar știm că numărul

de straturi este foarte mare 1500

Roxy nativ de astfel de straturi

apoi dacă ne gândim la primele

două rezultate experimentale și

anume că aproape toate particule

Alfa cu sarcină electrică trec

prin 1.500 de straturi fără să

li se întâmple nimic singura concluzie

pe care o putem trage este că aceștia

atomi ce formează aceste straturi

sunt în cea mai mare parte spațiu

gol numai în felul acesta particule

Alfa ar putea trece aproape toate

ne deviat a Deci o astfel de linie

care un strat de atomi este de

fapt în cea mai mare parte goală

numai din punct în punct din loc

în loc apărând câte un câte o sarcină

electrică care să interacționeze

cu particular si alti mele două

concluzii trei și patru ne spun

că în centrul atomului se concentrează

toată Masa lui Care E încărcată

cu o sarcină pozitivă proporțională

cu masa atomică de ce putem trage

această concluzie Haideți să desenăm

schema Deci ceea ce se întâmplă

este că o particulă Alfa care are

sarcină plus 2 m în cea mai mare

parte a timpului trece andyvia

99 din aceste particule Alfa trec

ne deviat totuși la un moment dat

o mică fracție din ele încep să

simtă interacția asta înseamnă

că foarte încruntat de atomi de

acesta este un strat în foarte

rar va apărea o sarcină electrică

Deci la un moment dat va apărea

o sarcină electrică mare o notăm

sarcină electrică cu Zet dată apare

această sarcină electrică și particule

Alfa sunt împrăștiate meci aceasta

este altă particulă Alfa dar această

sarcină trebuie să densitatea acestora

sarcini trebuie să fie foarte mică

între o stradă atomi pentru că

99 nu simt nimic de asemeni există

o fracție și aceasta e rezultat

foarte important de particule Alfa

care se ciocnesc ca de un perete

la un moment dat de se întorc la

180 de grade acesta este rezultatul

3 rezultatul 3 ne spune că există

o fracție foarte mică de particule

Alfa care se întorc înapoi Asta

înseamnă două locuri că în momentul

în care le întâlnesc totuși această

sarcină electrică a atomului Ea

este concentrată este punctiformă

este masivă și este pozitivă De

ce este pozitivă pentru că pentru

se întoarce o sarcină pozitivă

trebuie să întâlnească totul sarcină

pozitivă și este masivă pentru

că pentru că atomii structura foițe

de aur rămâne în mare nemodificată

Dacă masa sarcinii atomului cu

care particula Alfa interacționează

ar fi comparabilă cu cea particule

Alfa atunci particula Alfa a disloca

De ce trebuie să fie această sarcină

trebuie să fie punctiformă pozitivă

mare în valoare ca sarcină și de

asemeni mare ca și masă de aici

Russell a lui în legătură cu Cum

trebuie să arate structura internă

a formulat așa numitul model planetar

al atomului în care a sesizat o

similaritate foarte mare între

structura atomului și structura

sistemului solar mai exact a tras

concluzia că în ce atomului trebuie

să se afle o particulă un corp

punctiform foarte mic dar cu masă

și sarcina mare numită numit nucleu

pe care îl aluminiu Clau Deci în

centrul atomului se află un nucleu

care concentrează aproape toată

masa atomului are dimensiuni mult

mai mici decât atomul și este încărcat

cu o sarcină pozitivă care crește

cu masa atomului acesta este al

patrulea rezultate experimental

unde am văzut că numărul de particule

Alfa întoarse înapoi la 180 de

grade crește Pe măsură ce foițele

de metal conțin atom cu masa mai

mare Deci prima concluzie este

rezultă din faptul că 99% dintre

particule trec ne deviat A deci

aceasta acest nucleu Care este

singurul capabil să interacționeze

cu particule Alfa trebuie să fie

foarte mic în centrul atomului

de asemeni dai tot de aici în acest

raționament rezultă că misiunile

acestui atom trebuie să fie foarte

mici un atom este în principal

gol nucleul fiind foarte mic în

centrul lui și de asemenea trebuie

să aibă o sarcină pozitivă pentru

a putea întoarce particular fac

dacă ar avea sarcina negativă Din

contră dar accelera nu le arunc

torci în sens opus de asemeni se

știa că atomi conțin electroni

și Deci electroni se comporte în

atom ca și planetele sistemului

solar adică au masa neglijabilă

au masa foarte mic în comparație

cu masa atomului aceasta este complementarul

concluzie 1 despre nucleu Sunt

încărcați cu o sarcină negativă

aceasta se știa de așa despre electronica

o sarcină negativă și că numărul

lor trebuie să fie egal cu sarcină

nucleului aceasta deoarece atomul

nud Deci pentru a obține o sarcină

totală zero trebuie și deoarece

electronii au sarcină minus 1 atunci

numărul lor trebuie să fie egală

cu sarcina nucleului Care este

unul singur și în fine acest sistem

Atomic este ținut menținut între

o stare de echilibru prin faptul

că forța electrostatica de atracție

dintre nucleul pozitiv și electroni

negativ se comportă ca o forță

gravitațională adică este egală

cu forța centrifugă Deci avem o

atracție electrostatică centripetă

între electroni și nucleu și deoarece

electroni se află pe o traiectorie

circulară în jurul nucleului vom

avea o repulsie centrifugă orice

orice corp care se află în mișcare

circulară este supus unei forțe

centri de ala cu m de pătrat pe

r egalitatea dintre aceste două

forțe ducând la stabilitatea traiectoriei

electronului acest model planetară

la turnului deși a fost un pas

foarte mare în înțelegerea structurii

atomului și un succes experimentul

rutherford a fost un succes al

fizicii fă fiind un pas important

și Major în înțelegerea structurii

atomului totuși El avea o problemă

fundamentală pe care o voi menționa

imediat peste care nu se putea

trece și care spunea că el este

în cel mai bun caz incomplet model

acest model atom această problemă

majoră provenea din electromagnetism

deoarece acesta cere ca electronii

să emită continuu unde electromagnetice

cu aceeași frecvență ca cea de

rotație Deci electromagnetismul

spune că o sarcină electrică care

se află în mișcare pe o traiectorie

curbilinie de are o accelerație

emite radiații magnetică Deci pierde

energie Aceasta este o problemă

fundamentală pentru că înseamnă

că conform electromagnetismului

1 electronii ar trebui să piardă

continuă energie pentru că ar trebui

să radieze această radiații Ektro

magnetice De ce in final electronic

modelului laser force pentru atom

ar trebui să cadă pe nucleu Deci

acest model al atomilor este instabil

atomi sunt instabile electronii

emit trebuie să imite energie Deci

trebuie să piardă energie Deci

trebuie să cadă pe nucleu cercei

știm Bineînțeles că nu se întâmplă

semne după cum am vorbit în lecția

trecută știind că spectre atomice

sunt discrete avem linii și benzi

pe când radiații electromagnetice

emise de aceștia lac tronic conform

teorie electromagnetismului clasic

este continuă Deci modelul planetar

al atomului retur Ford prezice

că spectre atomice sunt toate continentele

pe când experimentul arată că ele

de fapt sunt discrete Deci modelul

rutherford A fost în concluzie

un pas Major în direcția înțelegerii

structurii atomilor dar e este

incomplet pentru că de fapt combinat

cu teoria electromagnetismului

aplicată electroni mișcări electronilor

duce la concluzii care știind că

sunt greșite