Ruterfordning alfa zarralari tarqalishidagi tajribasi (qisqacha)

Ernest Ruterford atomning ichki strukturasining asosiy doktrinasini asoschilaridan biri. Bir olim Angliyada, Shotlandiyadan kelgan muhojirlar oilasida tug'ilgan. Ruterford oilasida to'rtinchi farzandi, eng qobiliyatli bo'lgan. U atom tuzilishi nazariyasiga alohida hissa qo'shdi.

Atom tuzilishi haqida dastlabki fikrlar

Shuni ta'kidlash kerakki, mashhur Ruterford tajribasi alfa zarralari tarqab ketishidan oldin amalga oshirildi, o'sha davrdagi atom tuzilishi haqidagi g'oyasi Tompson modeli edi. Bu olim ijobiy zaryad butun atomning to'liq hajmini to'ldirganiga amin edi. Salbiy shikastlangan elektronlar, deb o'ylagan Tom Tompson, unga singdirilgandek edi.

Ilmiy inqilob uchun talablar

Bitirgandan so'ng, eng qobiliyatli talaba sifatida Ruterford 50 funt sterlingga ega bo'ldi. Buning natijasida u Yangi Zelandiyada kollejga o'qishga kirdi. Bundan tashqari, yosh olim Kanterbury Universitetida imtihon topshirib, fizika va kimyo bilan jiddiy shug'ullana boshlaydi. 1891 yilda Ruterford "Elementlarning evolyutsiyasi" mavzusidagi birinchi hisobotini e'lon qildi. Unda tarixda birinchi marta atomlar murakkab tuzilmalar ekanligi haqidagi g'oyani ifoda etgan.

Keyinchalik Daltonning fikriga ko'ra, olimlar ilmiy jihatdan atomlarga bo'linmas edi. Ruterfordni o'rab olganlarning barchasi uchun uning fikri mukammal jinnilik edi. Yosh olim doimo "bema'nilik" uchun hamkasblariga uzr so'rashi kerak edi. Ammo 12 yil o'tib, Ruterford ishini isbotlab bera oldi. Ruterford Angliyada Cavendish Laboratoriyasida o'qishni davom ettirish imkoniyatiga ega edi, u erda u havo bilan ionlash jarayonlarini o'rgana boshladi. Ruterford birinchi kashfiyoti alfa va beta nurlar edi.

Ruterfordning tajribasi

Bu kashfiyot haqida qisqacha ma'lumot berilishi mumkin: 1912 yilda Ruterford o'z yordamchilari bilan birgalikda o'zining mashhur tajribasini o'tkazdi - alfa zarralari qo'rg'oshin manbaidan chiqarildi. Qo'rg'oshin tomonidan so'rilganlardan tashqari barcha zarralar belgilangan kanal bo'ylab harakatlanardi. Ularning tor oqimi ingichka folga solingan. Ushbu chiziq qog'ozga vertikal edi. Ruterfordning alfa zarralarini tarqatish tajribasi shuni ko'rsatdiki, folyo qog'ozidan o'tib ketgan zarralar ekranda "sintillashmalar" deb ataladi.

Ushbu ekranda maxsus moddalar bilan qoplangan, alfa zarrachasini urganida qizarib ketdi. Oltin folga qatlami bilan ekran orasidagi bo'shliq vakuum bilan to'ldirilgan, shuning uchun alfa zarralari havoda tarqalib ketmaydi. Bunday qurilma tadqiqotchilarga taxminan 150 ° burchak ostida tarqaladigan zarralarni kuzatish imkonini berdi.

Agar folga alfa zarralarning nuriga to'siq sifatida ishlatilmasa, ekranda yorug'likning yorug'lik doirasi shakllangan. Biroq oltin folga to'sig'i ularning nurlari oldida joylashtirilgach, rasm juda o'zgarib ketdi. Yoriqlar nafaqat bu kupadan tashqarida, balki folga qarshi tomonda ham paydo bo'ldi. Ruterfordning alfa zarralari tarqalishidagi tajribasi aksariyat zarralar folgadan o'tib, harakatning traektoriyasida sezilarli o'zgarishsiz o'tishini ko'rsatdi.

Shu bilan birga, ba'zi zarralar juda katta burchakka burilib, hatto orqaga burilib ketishdi. Har 10,000 ta oltin zarracha zarralari qatlamidan erkin o'tib, faqat bittasi 10 ° dan kattaroq burchakka burildi - istisno sifatida, zarrachalardan biri shu kabi burchakka burildi.

Alfa zarralarini parchalanishining sababi

Ruterfordning tajribasi batafsil tahlil qilingan va isbotlangan narsa - atomning tuzilishi. Bu holat atomning uzluksiz ta'lim bermasligini ko'rsatdi. Zarralarning ko'p qismi bitta zarracha qalin folga orqali erkin o'tadi. Va alfa zarrachasining massasi elektronning massasidan deyarli 8000 marta kattaroq bo'lgani uchun, bu alfa zarrachasining traektoriyasini sezilarli darajada ta'sir qila olmadi. Buni faqat atom yadrosi - atomning deyarli butun massasi va butun elektr zaryadiga ega bo'lgan kichik o'lchamli jismlar bilan amalga oshirish mumkin. O'sha paytda u ingliz fizikining muhim yutug'iga aylandi. Ruterford tajribasi atomning ichki strukturasining ilm-fanini rivojlantirishdagi eng muhim qadamlardan biri hisoblanadi.

Atomni o'rganish jarayonida olingan boshqa kashfiyotlar

Ushbu tadqiqotlar atomning musbat zaryadining yadrosida joylashganligining bevosita dalilidir. Bu maydon o'zining ajralmas o'lchamlari bilan solishtirganda juda kichik joy egallaydi. Bunday kichik hajmda alfa zarrachalarining tarqalishi juda kam uchraydi. Atom yadrosi hududiga yaqin bo'lgan bu zarralar traektoriyada keskin o'zgarishlarni boshdan kechirdi, chunki alfa zarrachalari va atom yadrosi o'rtasidagi mag'lub kuchlar juda kuchli edi. Ruterfordning alfa zarrachalarining tarqalishidagi tajribasi alfa zarrachasining to'g'ridan-to'g'ri yadroga tushib qolish ehtimolini isbotladi. To'g'ri, ehtimollik juda kichik edi, lekin hali ham nolga teng emas.

Bu Ruterford tajribasini isbotlovchi yagona dalil emas edi. Atomning tuzilishi qisqa vaqt ichida boshqa muhim kashfiyotlar qilgan hamkasblari tomonidan o'rganildi. Alfa zarralari tezda geliy yadrolarini harakatlantirayotganligi haqidagi ta'limdan tashqari.

Olim atomning strukturasini ta'riflashga qodir edi, unda yadro butun hajmning noaniq qismini egallagan. Uning tajribalari shuni ko'rsatdiki, deyarli barcha zarrachalar zarrachasining yadrosida to'plangan. Bunday holatda alfa zarralarini parchalanishning ikkala hodisasi, shuningdek ularning yadro bilan to'qnashuv hollari yuzaga keladi.

Ruterfordning tajribalari: atomning yadro modeli

1911-yilda, ko'p sonli tadqiqotlar ortidan, Ruterford u sayyorani deb atagan atomning tuzilish modelini taklif qildi. Ushbu modelga ko'ra, atomning ichida zarrachaning deyarli butun massasini o'z ichiga olgan yadro bor. Elektronlar Quyosh atrofidagi sayyoralar kabi yadro atrofida harakatlanadilar. Hammasi bo'lib, elektron bulut deb ataladi. Ruterford tajribasida ko'rsatilganidek, atom neytral zaryadga ega.

Atomning strukturasi Niels Boh ismli olimdan ham ko'proq qiziqish uyg'otdi. Ruterfordning ta'limotini yakunlagan kishi, chunki Bohdan oldin atomning sayyoraviy modeli tushuntirish qiyinchiliklariga duch keldi. Elektron elektronlar yadro atrofida tezlashuvi bilan ma'lum bir orbitada harakat qilganligi sababli, ertami-kechmi atom yadrosiga tushishi kerak. Biroq Niels Boh klassik mexanikaning qonunlari atom ichida ishlamayotganligini isbotlab bera oldi.