Ядерная модель атома Резерфорда.

До конца XIX в науке господствовало убеждение, что атомы являются неделимыми частицами материи, "кирпичиками " мироздания.

Важнейшими событиями в науке, от которых берет начало атомная физика, были:

1) открытие электрона в 1897г.;

2) открытие явления радиоактивности.

эти открытия показали, что нейтральный атом является сложной системой электрически заряженных частиц; во всех атомах имеются электроны; положительный заряд связан с основной массой атома, но о распределении его внутри атома сведений не было.

Первые попытки создания модели атома на основе накопленных сведений принадлежат английскому физику Джозефу Томсону (1903г.).

В рамках этой модели положительный заряд считался равномерно распределенным в некотором небольшом объеме сферической формы, а электроны вкраплены в этот заряд подобно изюму в булочке.

Для выяснения характера распределения положительных и отрицательных зарядов в атоме было необходимо непосредственное опытное "зондирование" внутренних областей атома, которое осуществили сотрудники Резерфорда Гейгер и Мардсен с помощью -частиц, наблюдая изменение направления их полета при прохождении через тонкие слои вещества. - частицы представляют собой дважды ионизированные атомы гелия:

, где , , .

Они выбрасываются с огромной скоростью некоторыми веществами при радиоактивном распаде. В качестве мишени использовалась золотая фольга, толщина которой соответствовала ~400 атомам, так что соударения - частиц с атомами золота можно было условно считать единичными.

Результаты опыта:

1) подавляющее число - частиц отклоняется на малые углы;

2) примерно одна из 2·10⁴ частиц отклоняется на угол ;

3) некоторые частицы отклоняются на угол .

На основании этих результатов Резерфорд пришел к выводу, что сильные отклонения - частиц возможны только если внутри атома имеется заряд, связанный с массой, сконцентрированной в очень малом объеме. В 1911г. Резерфорд предложил ядерную модель атома (рис. 1).

Согласно Резерфорду, атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено тяжелое положительное ядро с зарядом размером ~ 10^{-14 м, вокруг которого по орбитам движутся электронов.}

Модель Резерфорда явилась существенным шагом вперед, поскольку представляла атом как динамическую систему движущихся электрических зарядов. Однако она оказалась неустойчивой с точки зрения классической электродинамики и противоречила опытным данным: вращающийся по орбите электрон должен изучать эл.м. волны (как заряд, движущейся с центростремительным ускорением) с частотой , равной частоте его вращения, терять энергию, приближаясь к ядру и увеличивая частоту вращения и, в конце концов, упасть на ядро. Т.о. за с атом должен перестать существовать и спектр его излучения должен быть сплошным. Однако атом – устойчивое образование, а спектр атома – линейчатый.

Ядерная модель атома в сочетании с классической физикой и электродинамикой оказалась неспособной объяснить устойчивость атомов и характер атомных спектров. Выход из создавшегося тупика был предложен в 1913г. учеником Резерфорда датским ученым физиком Нильсом Бором. Он сохранил ядерную модель атома Резерфорда, наделив её новыми квантовыми свойствами, согласно которым электрон мог бы, вращаясь вокруг ядра, испускать свет и не падать на ядро. Для этого Бору пришлось ввести предположения, противоречащие классической механике и электродинамике, доказать которые он был не в состоянии и назвал их постулатами.