ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้เสนอแบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม แบบจำลองอะตอมในอดีตและสมัยใหม่บางส่วน

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม: นิวเคลียส (สีแดง) และอิเล็กตรอน (สีเขียว)

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม, หรือ แบบจำลองรัทเทอร์ฟอร์ดเป็นแบบจำลองทางประวัติศาสตร์ของโครงสร้างของอะตอม ซึ่งเสนอโดยเออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ด อันเป็นผลมาจากการทดลองด้วยการกระเจิงของอนุภาคแอลฟา ตามแบบจำลองนี้ อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกขนาดเล็ก ซึ่งมีมวลเกือบทั้งหมดของอะตอมกระจุกตัวอยู่ โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบๆ เช่นเดียวกับที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอมสอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมโดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนั้นมีลักษณะเป็นควอนตัมและไม่ได้อธิบายไว้ในกฎของกลศาสตร์คลาสสิก ในอดีต แบบจำลองดาวเคราะห์ของรัทเทอร์ฟอร์ดมาแทนที่ "แบบจำลองพุดดิ้งพลัม" ของโจเซฟ จอห์น ทอมสัน ซึ่งตั้งสมมติฐานว่าอิเล็กตรอนที่มีประจุลบถูกวางอยู่ภายในอะตอมที่มีประจุบวก

รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอแบบจำลองใหม่ของโครงสร้างของอะตอมในปี พ.ศ. 2454 โดยเป็นข้อสรุปจากการทดลองเรื่องการกระเจิงของอนุภาคแอลฟาบนแผ่นทองคำซึ่งดำเนินการภายใต้การนำของเขา ด้วยการกระจัดกระจายนี้อย่างไม่คาดคิด จำนวนมากอนุภาคแอลฟากระจัดกระจายในมุมกว้าง ซึ่งบ่งชี้ว่าศูนย์กลางการกระเจิงมีขนาดเล็กและมีความเข้มข้นอยู่ในนั้นอย่างมีนัยสำคัญ ค่าไฟฟ้า. การคำนวณของรัทเทอร์ฟอร์ดแสดงให้เห็นว่าจุดศูนย์กลางการกระเจิงไม่ว่าจะมีประจุบวกหรือลบ จะต้องมีค่าอย่างน้อย 3,000 เท่า ขนาดที่เล็กกว่าอะตอมซึ่งในขณะนั้นทราบอยู่แล้วและประมาณว่าจะอยู่ที่ประมาณ 10 -10 เมตร เนื่องจากในขณะนั้นรู้จักอิเล็กตรอนแล้วและได้กำหนดมวลและประจุของพวกมันแล้ว จุดกระเจิงซึ่งต่อมาเรียกว่านิวเคลียสจึงต้องมี มีประจุตรงกันข้ามกับอิเล็กตรอน รัทเทอร์ฟอร์ดไม่ได้เชื่อมโยงปริมาณประจุกับเลขอะตอม ข้อสรุปนี้เกิดขึ้นในภายหลัง และรัทเทอร์ฟอร์ดเองก็แนะนำว่าประจุนั้นแปรผันตามมวลอะตอม

ข้อเสียของแบบจำลองดาวเคราะห์คือความไม่เข้ากันกับกฎของฟิสิกส์คลาสสิก หากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเหมือนดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ การเคลื่อนที่ของพวกมันจะถูกเร่ง ดังนั้นตามกฎของพลศาสตร์ไฟฟ้าแบบคลาสสิก พวกมันควรแผ่รังสี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสูญเสียพลังงานและตกลงสู่แกนกลาง ขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาแบบจำลองดาวเคราะห์คือแบบจำลองบอร์ ซึ่งตั้งสมมติฐานกฎการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่แตกต่างจากแบบจำลองคลาสสิก กลศาสตร์ควอนตัมสามารถแก้ไขความขัดแย้งของไฟฟ้าไดนามิกส์ได้อย่างสมบูรณ์

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

แบบจำลองอะตอมของดาวเคราะห์- planetinis atomo modelis สถานะ T sritis fizika atitikmenys: engl แบบจำลองอะตอมของดาวเคราะห์ vok Planetenmodell des Atoms และ rus แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม f pranc modèle planétaire de l’atome, ม … Fizikos ปลายทาง žodynas

แบบจำลองบอร์ของอะตอมคล้ายไฮโดรเจน (ประจุนิวเคลียร์ Z) โดยที่อิเล็กตรอนที่มีประจุลบถูกจำกัดอยู่ในเปลือกอะตอมที่ล้อมรอบนิวเคลียสอะตอมที่มีประจุบวกขนาดเล็ก... Wikipedia

แบบจำลอง (แบบจำลองภาษาฝรั่งเศส, แบบจำลองภาษาอิตาลี, จากการวัดโมดูลัสภาษาละติน, ปทัฏฐาน, ตัวอย่าง, บรรทัดฐาน), 1) ตัวอย่างที่ทำหน้าที่เป็นมาตรฐาน (มาตรฐาน) สำหรับการผลิตซ้ำแบบอนุกรมหรือจำนวนมาก (รถยนต์ M, เสื้อผ้า M. ฯลฯ ) ตลอดจนประเภท, ยี่ห้อของใดๆ... ...

I Model (Model) วอลเตอร์ (24.1.1891, Gentin, ปรัสเซียตะวันออก, 21.4.1945, ใกล้ Duisburg), จอมพลจอมพลฟาสซิสต์ชาวเยอรมัน (1944) ในกองทัพตั้งแต่ปี พ.ศ. 2452 ได้เข้าร่วมในสงครามโลกครั้งที่ 1 พ.ศ. 2457 18. ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2483 เขาได้สั่งการรถถังที่ 3... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

โครงสร้างอะตอม- (ดู) สร้างจากอนุภาคมูลฐาน สามประเภท(ดู) (ดู) และ (ดู) สร้างระบบที่มั่นคง โปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนหนึ่งของอะตอม (ดู) อิเล็กตรอนก่อตัว เปลือกอิเล็กตรอน. แรงกระทำในแกนกลาง (ดู) เนื่องจาก... ... สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่

คำนี้มีความหมายอื่น ดูที่ อะตอม (ความหมาย) อะตอมฮีเลียม อะตอม (จากภาษากรีกอื่น ๆ ... Wikipedia

- (พ.ศ. 2414 พ.ศ. 2480) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ หนึ่งในผู้ก่อตั้งหลักคำสอนเรื่องกัมมันตภาพรังสีและโครงสร้างของอะตอม ผู้ก่อตั้งโรงเรียนวิทยาศาสตร์ สมาชิกต่างประเทศของ Russian Academy of Sciences (1922) และสมาชิกกิตติมศักดิ์ของ USSR Academy แห่งวิทยาศาสตร์ (2468) เกิดที่นิวซีแลนด์หลังเรียนจบ... ... พจนานุกรมสารานุกรม

อะตอมฮีเลียม อะตอม (กรีกโบราณ: ἄτομος แบ่งแยกไม่ได้) ส่วนที่เล็กที่สุด องค์ประกอบทางเคมีซึ่งเป็นผู้ครอบครองทรัพย์สินนั้น อะตอมประกอบด้วย นิวเคลียสของอะตอมและเมฆอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวก และ... ... Wikipedia

อะตอมของฮีเลียม อะตอม (กรีกโบราณ: ἄτομος แบ่งแยกไม่ได้) เป็นส่วนที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมี ซึ่งเป็นพาหะของคุณสมบัติของมัน อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมและเมฆอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวก และ... ... Wikipedia

หนังสือ

• ชุดโต๊ะ. ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 (15 โต๊ะ) . อัลบั้มการศึกษา 15 แผ่น หม้อแปลงไฟฟ้า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในเทคโนโลยีสมัยใหม่ หลอดอิเล็กทรอนิกส์ หลอดแคโทดเรย์ เซมิคอนดักเตอร์ ไดโอดสารกึ่งตัวนำ. ทรานซิสเตอร์.…

บรรยาย: แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม

โครงสร้างอะตอม

วิธีที่แม่นยำที่สุดในการกำหนดโครงสร้างของสารใดๆ คือการวิเคราะห์สเปกตรัม การแผ่รังสีของแต่ละอะตอมขององค์ประกอบนั้นเป็นเอกสิทธิ์เฉพาะบุคคล อย่างไรก็ตาม ก่อนที่เราจะเข้าใจว่าการวิเคราะห์สเปกตรัมเกิดขึ้นได้อย่างไร เราจะเข้าใจว่าอะตอมขององค์ประกอบใดๆ มีโครงสร้างแบบใด

เจ. ทอมสันนำเสนอสมมติฐานแรกเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม นักวิทยาศาสตร์คนนี้ใช้เวลาศึกษาอะตอมเป็นเวลานาน ยิ่งกว่านั้นเขาเป็นผู้ค้นพบอิเล็กตรอนซึ่งเขาได้รับมา รางวัลโนเบล. แบบจำลองที่ทอมสันเสนอนั้นไม่เกี่ยวข้องกับความเป็นจริง แต่เป็นตัวกระตุ้นที่แข็งแกร่งในการศึกษาโครงสร้างของอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด แบบจำลองที่ทอมสันเสนอมีชื่อว่า "พุดดิ้งลูกเกด"

ทอมสันเชื่อว่าอะตอมเป็นลูกบอลแข็งซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ เพื่อชดเชยสิ่งนี้ อิเล็กตรอนจะกระจายตัวเข้าไปในลูกบอลเหมือนกับลูกเกด ประจุรวมของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นพร้อมกับประจุของนิวเคลียสทั้งหมด ซึ่งทำให้อะตอมเป็นกลาง

ขณะที่ศึกษาโครงสร้างของอะตอมก็พบว่าอะตอมทั้งหมดอยู่ในนั้น ของแข็งให้สัญญา การเคลื่อนไหวแบบสั่น. และอย่างที่คุณทราบ อนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่จะปล่อยคลื่นออกมา นี่คือสาเหตุที่แต่ละอะตอมมีสเปกตรัมของตัวเอง อย่างไรก็ตาม ข้อความเหล่านี้ไม่ได้รวมอยู่ในแบบจำลองของ Thomson แต่อย่างใด

ประสบการณ์ของรัทเทอร์ฟอร์ด

เพื่อยืนยันหรือหักล้างแบบจำลองของทอมสัน รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอการทดลองโดยอะตอมของธาตุบางชนิดถูกถล่มด้วยอนุภาคแอลฟา จากการทดลองนี้ สิ่งสำคัญคือต้องดูว่าอนุภาคจะมีพฤติกรรมอย่างไร

อนุภาคอัลฟ่าถูกค้นพบอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของเรเดียม กระแสของพวกมันคือรังสีอัลฟ่า ซึ่งแต่ละอนุภาคมีประจุบวก จากการศึกษาจำนวนมาก พบว่าอนุภาคอัลฟามีลักษณะเหมือนอะตอมฮีเลียมซึ่งขาดอิเล็กตรอน จากความรู้ในปัจจุบัน เราทราบว่าอนุภาคอัลฟาคือนิวเคลียสของฮีเลียม ซึ่งในขณะนั้นรัทเทอร์ฟอร์ดเชื่อว่าเป็นไอออนของฮีเลียม

อนุภาคอัลฟ่าแต่ละอนุภาคมีพลังงานมหาศาล จึงสามารถบินไปยังอะตอมที่ต้องการด้วยความเร็วสูงได้ ดังนั้นผลลัพธ์หลักของการทดลองคือการกำหนดมุมโก่งของอนุภาค

เพื่อทำการทดลอง รัทเทอร์ฟอร์ดใช้ฟอยล์สีทองบางๆ เขาสั่งอนุภาคอัลฟ่าความเร็วสูงมาที่เธอ เขาสันนิษฐานว่าจากการทดลองนี้ อนุภาคทั้งหมดจะลอยผ่านฟอยล์และมีการเบี่ยงเบนเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เพื่อให้แน่ใจ เขาจึงแนะนำให้นักเรียนตรวจสอบว่าอนุภาคเหล่านี้มีการเบี่ยงเบนมากหรือไม่

ผลการทดลองทำให้ทุกคนประหลาดใจอย่างยิ่ง เนื่องจากอนุภาคจำนวนมากไม่เพียงเบี่ยงเบนด้วยมุมที่ค่อนข้างใหญ่เท่านั้น แต่มุมเบี่ยงเบนบางมุมยังสูงถึงมากกว่า 90 องศาอีกด้วย

ผลลัพธ์เหล่านี้ทำให้ทุกคนประหลาดใจอย่างยิ่ง Rutherford กล่าวว่ารู้สึกราวกับว่ามีกระดาษแผ่นหนึ่งถูกวางไว้ในเส้นทางของขีปนาวุธซึ่งไม่อนุญาตให้อนุภาคอัลฟ่าทะลุเข้าไปข้างในอันเป็นผลมาจากการที่มันหันหลังกลับ

ถ้าอะตอมมีของแข็งจริงๆ ก็ควรมีอยู่บ้าง สนามไฟฟ้าซึ่งทำให้อนุภาคช้าลง อย่างไรก็ตามความแข็งแกร่งของสนามไม่เพียงพอที่จะหยุดมันได้อย่างสมบูรณ์ แทบไม่ต้องโยนกลับเลย ซึ่งหมายความว่าแบบจำลองของทอมสันถูกข้องแวะ ดังนั้น Rutherford จึงเริ่มทำงานกับโมเดลใหม่

แบบจำลองรัทเทอร์ฟอร์ด

เพื่อให้ได้ผลการทดลองนี้ จำเป็นต้องรวมประจุบวกไว้ในขนาดที่เล็กลง ส่งผลให้สนามไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ขึ้น เมื่อใช้สูตรศักย์ไฟฟ้าของสนาม คุณสามารถกำหนดขนาดที่ต้องการของอนุภาคบวกที่สามารถขับไล่อนุภาคอัลฟาในทิศทางตรงกันข้ามได้ รัศมีของมันควรจะอยู่ที่ประมาณสูงสุด 10 -15 ม. นี่คือเหตุผลที่รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอ แบบจำลองดาวเคราะห์อะตอม.

รุ่นนี้ตั้งชื่ออย่างนั้นด้วยเหตุผล ความจริงก็คือภายในอะตอมนั้นมีนิวเคลียสที่มีประจุบวกคล้ายกับดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะ อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสเหมือนกับดาวเคราะห์ ระบบสุริยะได้รับการออกแบบในลักษณะที่ดาวเคราะห์ถูกดึงดูดไปยังดวงอาทิตย์ด้วยแรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์เหล่านั้นจะไม่ตกสู่พื้นผิวดวงอาทิตย์อันเป็นผลมาจากความเร็วที่มีอยู่ซึ่งทำให้ดาวเคราะห์เหล่านั้นอยู่ในวงโคจรของมัน สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับอิเล็กตรอน - แรงคูลอมบ์ดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าสู่นิวเคลียส แต่เนื่องจากการหมุนพวกมันจึงไม่ตกลงไปที่พื้นผิวของนิวเคลียส

ข้อสันนิษฐานประการหนึ่งของทอมสันปรากฏว่าถูกต้องอย่างแน่นอน - ค่าใช้จ่ายทั้งหมดอิเล็กตรอนสอดคล้องกับประจุของนิวเคลียส อย่างไรก็ตาม อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง อิเล็กตรอนสามารถถูกกระแทกออกจากวงโคจรของมัน ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ประจุไม่ได้รับการชดเชยและอะตอมจะกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก

มาก ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมก็คือมวลเกือบทั้งหมดของอะตอมกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส ตัวอย่างเช่น อะตอมไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวซึ่งมีมวลน้อยกว่ามวลนิวเคลียสมากกว่าหนึ่งพันห้าพันเท่า

ข้อมูลแรกเกี่ยวกับคอมเพล็กซ์ โครงสร้างอะตอมได้มาจากการศึกษากระบวนการทางผ่าน กระแสไฟฟ้าผ่านของเหลว ในทศวรรษที่สามสิบของศตวรรษที่ XIX การทดลองของนักฟิสิกส์ผู้โดดเด่น เอ็ม. ฟาราเดย์ เสนอว่าไฟฟ้ามีอยู่ในรูปของประจุแยกหน่วย

การค้นพบการสลายตัวตามธรรมชาติของอะตอมขององค์ประกอบบางชนิดที่เรียกว่ากัมมันตภาพรังสีกลายเป็นหลักฐานโดยตรงของความซับซ้อนของโครงสร้างของอะตอม ในปี 1902 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Ernest Rutherford และ Frederick Soddy พิสูจน์ว่าในระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสี อะตอมยูเรเนียมจะกลายเป็นสองอะตอม - อะตอมทอเรียมและอะตอมฮีเลียม ซึ่งหมายความว่าอะตอมไม่ใช่อนุภาคที่ไม่เปลี่ยนรูปและไม่สามารถทำลายได้

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

ด้วยการศึกษาการผ่านของลำอนุภาคแอลฟาแคบๆ ผ่านชั้นบางๆ ของสสาร รัทเทอร์ฟอร์ดค้นพบว่าอนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ทะลุผ่านแผ่นฟอยล์โลหะที่ประกอบด้วยอะตอมหลายพันชั้นโดยไม่เบี่ยงเบนไปจากทิศทางเดิม โดยไม่ประสบกับการกระเจิงราวกับว่ามี ไม่มีวัตถุขวางทางไม่มีอุปสรรค อย่างไรก็ตาม อนุภาคบางส่วนถูกเบี่ยงเบนไปในมุมที่กว้าง และประสบกับการกระทำของแรงขนาดใหญ่

จากผลการทดลองสังเกตการกระเจิงของอนุภาคแอลฟาในสสาร รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอแบบจำลองดาวเคราะห์ของโครงสร้างของอะตอมตามรุ่นนี้ โครงสร้างของอะตอมนั้นคล้ายคลึงกับโครงสร้างของระบบสุริยะที่ใจกลางของทุกๆ อะตอมจะมีอยู่ นิวเคลียสที่มีประจุบวกรัศมี 10 -10 เมตร เหมือนกับวงโคจรของดาวเคราะห์ อิเล็กตรอนที่มีประจุลบมวลเกือบทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม อนุภาคอัลฟ่าสามารถผ่านอะตอมหลายพันชั้นได้โดยไม่กระเจิง เนื่องจากพื้นที่ส่วนใหญ่ภายในอะตอมว่างเปล่า และการชนกับอิเล็กตรอนแบบเบามีผลเพียงเล็กน้อยต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคอัลฟ่าที่หนัก อนุภาคอัลฟ่ากระจัดกระจายระหว่างการชนกับนิวเคลียสของอะตอม

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดไม่สามารถอธิบายคุณสมบัติทั้งหมดของอะตอมได้

ตามกฎของฟิสิกส์คลาสสิก อะตอมจากนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่มีประจุบวกซึ่งหมุนรอบวงโคจรเป็นวงกลมควรปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าควรส่งผลให้พลังงานสำรองศักย์ในระบบนิวเคลียส-อิเล็กตรอนลดลง ส่งผลให้รัศมีวงโคจรของอิเล็กตรอนลดลงทีละน้อย และอิเล็กตรอนตกลงสู่นิวเคลียส อย่างไรก็ตาม อะตอมมักจะไม่ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อิเล็กตรอนไม่ตกบนนิวเคลียสของอะตอม กล่าวคือ อะตอมมีความเสถียร

สมมุติฐานควอนตัมของ N. Bohr

เพื่ออธิบายความเสถียรของอะตอม นีลส์ บอร์เสนอให้ละทิ้งแนวคิดและกฎหมายคลาสสิกตามปกติเมื่ออธิบายคุณสมบัติของอะตอม

คุณสมบัติพื้นฐานของอะตอมจะได้รับคำอธิบายเชิงคุณภาพที่สอดคล้องกันโดยพิจารณาจากการยอมรับ สมมุติฐานควอนตัมของ N. Bohr

1. อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสในวงโคจรวงกลมที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด (คงที่) เท่านั้น

2. ระบบอะตอมสามารถอยู่ในสถานะนิ่งหรือควอนตัมบางสถานะเท่านั้น ซึ่งแต่ละสถานะจะสอดคล้องกับพลังงาน E ที่แน่นอน อะตอมจะไม่ปล่อยพลังงานในสถานะหยุดนิ่ง

สถานะคงที่ของอะตอมโดยมีพลังงานสำรองน้อยที่สุดเรียกว่า สภาพพื้นฐานรัฐอื่นๆ ทั้งหมดเรียกว่า สถานะตื่นเต้น (ควอนตัม)อะตอมสามารถคงอยู่ในสถานะพื้นได้นานไม่จำกัด อายุการใช้งานของอะตอมในสถานะตื่นเต้นจะอยู่ที่ 10 -9 -10 -7 วินาที

3. การปล่อยหรือการดูดกลืนพลังงานจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออะตอมเปลี่ยนจากสถานะนิ่งหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง พลังงานควอนตัม รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเปลี่ยนจากสถานะนิ่งด้วยพลังงาน อี มเข้าสู่สภาวะแห่งพลังงาน เอ็นเท่ากับความแตกต่างระหว่างพลังงานของอะตอมในสถานะควอนตัมสองสถานะ:

∆E = E ม. – E n = hv,

ที่ไหน โวลต์– ความถี่การแผ่รังสี ชม.= 2ph = 6.62 ∙ 10 -34 J ∙s

แบบจำลองควอนตัมของโครงสร้างอะตอม

ต่อจากนั้น บทบัญญัติบางประการของทฤษฎีของ N. Bohr ได้รับการเสริมและทบทวนใหม่ การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดคือการแนะนำแนวคิดเกี่ยวกับเมฆอิเล็กตรอน ซึ่งแทนที่แนวคิดเรื่องอิเล็กตรอนเพียงเป็นอนุภาคเท่านั้น ทฤษฎีของบอร์ถูกแทนที่ด้วยในเวลาต่อมา ทฤษฎีควอนตัมซึ่งคำนึงถึง คุณสมบัติของคลื่นอิเล็กตรอนและอนุภาคมูลฐานอื่นๆ ที่ก่อตัวเป็นอะตอม

พื้นฐาน ทฤษฎีสมัยใหม่โครงสร้างอะตอมเป็นแบบจำลองดาวเคราะห์ที่เสริมและปรับปรุง ตามทฤษฎีนี้ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอน (อนุภาคที่มีประจุบวก) และเซลล์ประสาท (อนุภาคที่ไม่มีประจุ) และรอบๆ นิวเคลียสอิเล็กตรอน (อนุภาคที่มีประจุลบ) จะเคลื่อนที่ไปตามวิถีที่ไม่แน่นอน

ยังมีคำถามอยู่ใช่ไหม? ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบบจำลองโครงสร้างอะตอมหรือไม่
หากต้องการความช่วยเหลือจากครูสอนพิเศษ ให้ลงทะเบียน
บทเรียนแรกฟรี!

เว็บไซต์ เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา

ในปี 1903 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ทอมสัน เสนอแบบจำลองอะตอม ซึ่งเรียกติดตลกว่า "ขนมปังลูกเกด" ตามเวอร์ชันของเขา อะตอมคือทรงกลมที่มีประจุบวกสม่ำเสมอ ซึ่งอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะกระจายตัวเหมือนลูกเกด

อย่างไรก็ตาม การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับอะตอมแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีนี้ไม่สามารถป้องกันได้ และไม่กี่ปีต่อมา รัทเธอร์ฟอร์ด นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษอีกคน ได้ทำการทดลองหลายครั้ง จากผลที่ได้ เขาได้สร้างสมมติฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมซึ่งยังคงเป็นที่ยอมรับในระดับสากล

การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด: ข้อเสนอแบบจำลองอะตอมของเขาเอง

ในการทดลองของเขา รัทเทอร์ฟอร์ดส่งลำแสงอนุภาคอัลฟาผ่านแผ่นฟอยล์สีทองบางๆ ทองคำถูกเลือกเนื่องจากความเหนียวซึ่งทำให้สามารถสร้างฟอยล์บางมากซึ่งมีความหนาเกือบหนึ่งชั้นของโมเลกุลได้ ด้านหลังฟอยล์มีฉากพิเศษซึ่งส่องสว่างเมื่อถูกอนุภาคอัลฟ่าที่ตกลงมาถล่ม ตามทฤษฎีของทอมสัน อนุภาคแอลฟาควรจะผ่านฟอยล์ไปได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง โดยเบนไปทางด้านข้างเล็กน้อยมาก อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าอนุภาคบางส่วนมีพฤติกรรมเช่นนี้ และมีชิ้นส่วนเล็กๆ มากเด้งกลับ เหมือนไปชนอะไรสักอย่าง

นั่นคือเป็นที่ยอมรับว่าภายในอะตอมมีบางสิ่งที่เป็นของแข็งและเล็กซึ่งอนุภาคอัลฟ่าจะกระเด้งกลับ ตอนนั้นเองที่ Rutherford ได้เสนอแบบจำลองดาวเคราะห์ของโครงสร้างของอะตอม แบบจำลองอะตอมของดาวเคราะห์ของรัทเทอร์ฟอร์ดอธิบายผลลัพธ์ของการทดลองของเขาและของเพื่อนร่วมงานของเขา จนถึงวันนี้ก็ยังไม่ได้มีการเสนอ รุ่นที่ดีที่สุดแม้ว่าบางแง่มุมของทฤษฎีนี้ยังไม่เห็นด้วยกับการปฏิบัติในวิทยาศาสตร์บางสาขาที่แคบมากก็ตาม แต่โดยพื้นฐานแล้ว แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอมนั้นมีประโยชน์มากที่สุด โมเดลนี้ประกอบด้วยอะไรบ้าง?

แบบจำลองดาวเคราะห์ของโครงสร้างของอะตอม

ตามชื่อของมัน อะตอมนั้นเปรียบได้กับดาวเคราะห์ ในกรณีนี้ ดาวเคราะห์คือนิวเคลียสของอะตอม และอิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสในระยะห่างที่ค่อนข้างมาก เช่นเดียวกับที่ดาวเทียมหมุนรอบโลก มีเพียงความเร็วการหมุนของอิเล็กตรอนเท่านั้นที่สูงกว่าความเร็วการหมุนของดาวเทียมที่เร็วที่สุดหลายแสนเท่า ดังนั้นในระหว่างการหมุนของมัน อิเล็กตรอนจึงสร้างเมฆชนิดหนึ่งเหนือพื้นผิวนิวเคลียส และประจุที่มีอยู่ของอิเล็กตรอนจะผลักประจุเดียวกันที่เกิดจากอิเล็กตรอนตัวอื่นที่อยู่รอบนิวเคลียสอื่น ดังนั้นอะตอมจึงไม่ "เกาะติดกัน" แต่อยู่ห่างจากกันพอสมควร

และเมื่อเราพูดถึงการชนกันของอนุภาค เราหมายความว่าพวกมันเข้าใกล้กันในระยะห่างที่ค่อนข้างไกลและถูกผลักไสด้วยสนามประจุของพวกมัน ไม่มีการติดต่อโดยตรง อนุภาคในสสารโดยทั่วไปจะอยู่ห่างจากกันมาก หากอนุภาคของร่างกายสามารถยุบตัวเข้าด้วยกันได้ มันจะหดตัวลงหลายพันล้านครั้ง โลกจะเล็กกว่าแอปเปิ้ล ดังนั้นปริมาตรหลักของสารใด ๆ ที่อาจฟังดูแปลก ๆ ก็ถูกครอบครองโดยโมฆะซึ่งมีอนุภาคที่มีประจุอยู่ซึ่งอยู่ห่างจากแรงโต้ตอบทางอิเล็กทรอนิกส์

รายละเอียด หมวดหมู่: ฟิสิกส์ของอะตอมและนิวเคลียสของอะตอม เผยแพร่เมื่อ 10/03/2559 18:27 เข้าชม: 4106

นักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญาชาวกรีกโบราณและอินเดียโบราณเชื่อว่าสสารทั้งหมดรอบตัวเราประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่ไม่สามารถแบ่งออกได้

พวกเขาแน่ใจว่าไม่มีสิ่งใดในโลกที่เล็กกว่าอนุภาคเหล่านี้ที่พวกเขาเรียกว่า อะตอม . และแท้จริงแล้วการมีอยู่ของอะตอมได้รับการพิสูจน์ในเวลาต่อมาโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อดังเช่น Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov, John Dalton อะตอมก็ถือว่าแบ่งแยกไม่ได้จนกระทั่ง ปลาย XIX- ต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อเห็นได้ชัดว่าไม่เป็นเช่นนั้น

การค้นพบอิเล็กตรอน แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

โจเซฟ จอห์น ทอมสัน

ในปี พ.ศ. 2440 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ โจเซฟ จอห์น ทอมสัน ได้ทำการทดลองพฤติกรรมของรังสีแคโทดในสนามแม่เหล็กและ สนามไฟฟ้าพบว่ารังสีเหล่านี้เป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุลบ ความเร็วการเคลื่อนที่ของอนุภาคเหล่านี้ต่ำกว่าความเร็วแสง ดังนั้นพวกมันจึงมีมวล พวกเขามาจากไหน? นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าอนุภาคเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของอะตอม เขาเรียกพวกเขา คลังข้อมูล . ต่อมาพวกเขาเริ่มถูกเรียกว่า อิเล็กตรอน . ดังนั้นการค้นพบอิเล็กตรอนจึงยุติทฤษฎีการแบ่งแยกอะตอมไม่ได้

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

ทอมสันเสนอแบบจำลองอะตอมอิเล็กทรอนิกส์ตัวแรก ตามที่กล่าวไว้อะตอมคือลูกบอลซึ่งภายในนั้นมีสารที่มีประจุอยู่ซึ่งมีประจุบวกซึ่งมีการกระจายเท่า ๆ กันตลอดทั้งปริมาตร และอิเล็กตรอนก็กระจายอยู่ในสารนี้ เหมือนกับลูกเกดในขนมปัง โดยทั่วไปอะตอมจะมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า รุ่นนี้ถูกเรียกว่า "รุ่นพุดดิ้งพลัม"

แต่แบบจำลองของทอมสันกลับกลายเป็นว่าผิด ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้ว นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเซอร์เออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ด.

ประสบการณ์ของรัทเทอร์ฟอร์ด

เออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ด

โครงสร้างอะตอมมีโครงสร้างอย่างไร? รัทเทอร์ฟอร์ดตอบคำถามนี้หลังจากทำการทดลองในปี 1909 ร่วมกับนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ฮานส์ ไกเกอร์ และนักฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์ เอิร์นส์ มาร์สเดน

ประสบการณ์ของรัทเทอร์ฟอร์ด

จุดประสงค์ของการทดลองคือเพื่อศึกษาอะตอมโดยใช้อนุภาคอัลฟา ซึ่งเป็นลำแสงโฟกัสที่บินออกมา ความเร็วมหาศาลมุ่งตรงไปยังแผ่นฟอยล์สีทองที่บางที่สุด ด้านหลังฟอยล์มีหน้าจอเรืองแสง เมื่ออนุภาคชนกัน จะเกิดแสงวาบขึ้นซึ่งสามารถสังเกตได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์

ถ้าทอมสันพูดถูก และอะตอมประกอบด้วยเมฆอิเล็กตรอน อนุภาคก็ควรจะบินผ่านฟอยล์ได้อย่างง่ายดายโดยไม่ถูกเบี่ยงเบนไป เนื่องจากมวลของอนุภาคอัลฟ่ามีมวลมากกว่ามวลของอิเล็กตรอนประมาณ 8000 เท่า อิเล็กตรอนจึงไม่สามารถมีอิทธิพลต่อมันและเบี่ยงเบนวิถีของมันไปในมุมที่กว้างได้ เช่นเดียวกับกรวดที่มีน้ำหนัก 10 กรัมก็ไม่สามารถเปลี่ยนวิถีการเคลื่อนที่ของรถที่กำลังเคลื่อนที่ได้

แต่ในทางปฏิบัติทุกอย่างกลับแตกต่างออกไป อนุภาคส่วนใหญ่บินผ่านฟอยล์จริงๆ โดยมีการโก่งตัวเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย แต่อนุภาคบางส่วนเบี่ยงเบนไปค่อนข้างมากหรือแม้กระทั่งดีดกลับ ราวกับว่ามีสิ่งกีดขวางบางอย่างเกิดขึ้นบนเส้นทางของมัน ดังที่รัทเทอร์ฟอร์ดกล่าวไว้เอง มันช่างเหลือเชื่อราวกับเปลือกหอยขนาด 15 นิ้วกระเด้งกับกระดาษทิชชู่

อะไรทำให้อนุภาคอัลฟ่าบางตัวเปลี่ยนทิศทางมากขนาดนี้ นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าเหตุผลนี้เป็นส่วนหนึ่งของอะตอมที่กระจุกตัวอยู่ในปริมาตรที่น้อยมากและมีประจุบวก เขาโทรหาเธอ นิวเคลียสของอะตอม.

แบบจำลองอะตอมของดาวเคราะห์ของรัทเทอร์ฟอร์ด

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

รัทเทอร์ฟอร์ดสรุปว่าอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกหนาแน่นซึ่งอยู่ที่ใจกลางอะตอมและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ มวลเกือบทั้งหมดของอะตอมกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส โดยทั่วไปอะตอมจะเป็นกลาง ประจุนิวเคลียร์บวก เท่ากับผลรวมประจุลบของอิเล็กตรอนทุกตัวในอะตอม แต่อิเล็กตรอนไม่ได้ฝังอยู่ในนิวเคลียสเหมือนในแบบจำลองของทอมสัน แต่หมุนรอบนิวเคลียสเหมือนกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ การหมุนของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงคูลอมบ์ที่กระทำต่อพวกมันจากนิวเคลียส ความเร็วของการหมุนของอิเล็กตรอนนั้นมหาศาล เหนือพื้นผิวของแกนกลางพวกมันก่อตัวเป็นเมฆชนิดหนึ่ง แต่ละอะตอมมีเมฆอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบเป็นของตัวเอง ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงไม่ "ติดกัน" แต่ผลักกัน

เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับ ระบบสุริยะแบบจำลองของรัทเทอร์ฟอร์ดถูกเรียกว่าดาวเคราะห์

ทำไมอะตอมจึงมีอยู่?

อย่างไรก็ตาม แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมอะตอมจึงเสถียรมาก ท้ายที่สุดตามกฎของฟิสิกส์คลาสสิกอิเล็กตรอนที่หมุนในวงโคจรเคลื่อนที่ด้วยความเร่งจึงปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสูญเสียพลังงาน ในที่สุดพลังงานนี้ก็ต้องหมดลงและอิเล็กตรอนจะต้องตกลงไปในนิวเคลียส หากเป็นเช่นนั้น อะตอมก็จะดำรงอยู่ได้เพียง 10 -8 วินาทีเท่านั้น แต่ทำไมสิ่งนี้ถึงไม่เกิดขึ้น?

สาเหตุของปรากฏการณ์นี้ได้รับการอธิบายในภายหลังโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Niels Bohr เขาเสนอว่าอิเล็กตรอนในอะตอมเคลื่อนที่ในวงโคจรคงที่เท่านั้น ซึ่งเรียกว่า "วงโคจรที่อนุญาต" ขณะอยู่บนนั้นพวกมันจะไม่ปล่อยพลังงานออกมา และการปล่อยหรือการดูดกลืนพลังงานจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากวงโคจรที่ได้รับอนุญาตไปยังอีกวงหนึ่งเท่านั้น หากนี่คือการเปลี่ยนจากวงโคจรระยะไกลมาใกล้กับนิวเคลียสมากขึ้น พลังงานก็จะถูกแผ่ออกไป และในทางกลับกัน รังสีจะเกิดขึ้นในส่วนที่เรียกว่า ควอนตัม.

แม้ว่าแบบจำลองที่รัทเทอร์ฟอร์ดอธิบายไว้จะไม่สามารถอธิบายความเสถียรของอะตอมได้ แต่ก็ทำให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในการศึกษาโครงสร้างของอะตอม