рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Модели атома Томсона и Резерфорда

Модели атома Томсона и Резерфорда - раздел Ядерная техника, В данной теме мы начнем изучение квантовых закономерностей явлений природы 1. Согласно Классическим Представлениям Атом Мог Бы Испускать Монохроматическ...

1. Согласно классическим представлениям атом мог бы испускать монохроматическую волну в том случае, когда электрон в атоме совершает гармонические колебания и следовательно, удерживается около положения равновесия квазиупругой силой , где - вектор смещения электрона от равновесного положения.

В 1903 году Томсон предложил первую модель строения атома, называемую моделью пудинга. Согласно этой модели атом представляет собой равномерно заряженную каплю положительно заряженной жидкости, внутри которой расположены, как изюминки в пудинге, отрицательно заряженные электроны. Суммарный электрический заряд такой системы равен нулю, т.е. атом электрически нейтрален.

Внутри равномерно заряженного шара с объемной плотностью , где - заряд шара, - его радиус, напряженность поля определяется формулой

,

где - радиус-вектор, проведенный из центра сферы в произвольную точку внутри шара. Следовательно, на электрон, находящийся на расстоянии от центра шара, будет действовать сила

.

Электрон, выведенный из положения равновесия, будет совершать колебания на частоте

.

Этим соотношением можно воспользоваться для оценки размеров атома водорода ()

.

Длине волны соответствует частота . Поэтому для атома водорода получается значение , что по порядку величины совпадает с газокинетическими размерами атома.

Но данная модель не смогла объяснить спектральный состав излучения. По классическим представлениям можно было объяснить появление в спектре излучения гармоник на частотах, кратных основной . Но частоты излучения атома не подчиняются такому закону, а подчиняются принципу Ритца.

В дальнейшем выяснилась полная несостоятельность такой модели, так что она имеет только исторический интерес как одно из звеньев на пути развития представлений о строении атома.

2. Распределение положительных и отрицательных электрических зарядов внутри атома можно выяснить, производя опытное зондирование внутренних областей атома. Такое зондирование впервые провел Ленард с помощью пучка электронов и убедился, что атом, имея размеры порядка внутри является прозрачным для пронизывающих его частиц. Однако окончательное доказательство этого факта и создание планетарной модели атома было дано Резерфордом в 1911 году. Его сотрудники Гейгер и Марсден изучали рассеяние -частиц, испускаемых радиоактивным источником. Эти -частицы обладают большой кинетической энергией и движутся с большими скоростями порядка . В их опытах пучок -частиц направлялся в вакууме на тонкую металлическую фольгу и рассеивался ею.

Рассеянная -частица при ударе о флуоресцирующий экран из сернистого цинка оставляла на нем вспышку света (сцинтилляцию). Отдельные сцинтилляции можно наблюдать в темноте через лупу или микроскоп. экспериментаторы производили подсчет таких сцинтилляций.

Подавляющее число -частиц рассеивалось на небольшие углы порядка . Угловое распределение таких частиц хорошо описывается кривой случайных ошибок Гаусса. Однако наблюдались также отдельные -частицы, отклоняющиеся на большие углы, доходившие до . Относительное число таких частиц было ничтожно мало. Тем не менее, Резерфорд посчитал, что такие большие отклонения -частиц невозможно объяснить накоплением множества случайных отклонений.

Резерфорд посчитал, что каждое большое отклонение появляется в результате единичного акта взаимодействия практически точечного силового центра с близко пролетающей -частицей. Резерфорд предположил, что таким силовым центром является ядро атома, в котором сосредоточена вся масса атома, имеющее положительный заряд. Немного раньше Резерфорд показал, что -частицы представляют собой ядра атомов гелия. (-частицу можно получить двукратной ионизацией атома гелия). Электростатическое взаимодействие между двумя ядрами и вызывает рассеяние -частиц на большие углы.

В результате анализа этих экспериментов Резерфорд и предложил в качестве гипотезы планетарную модель строения атома. В центре атома находится массивное положительно заряженное ядро с зарядом , а вокруг ядра на больших расстояниях от него движется легких электронов. Атом в целом электрически нейтрален.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

В данной теме мы начнем изучение квантовых закономерностей явлений природы

Введение.. в конце хix в даже у крупных ученых сложилось представление что в физике уже.. решение первой из указанных проблем привело к созданию эйнштейном теории относительности а решение второй проблемы..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Модели атома Томсона и Резерфорда

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Равновесное тепловое излучение
  1. В проблеме теплового излучения большое значение имеет понятие равновесного излучения. Чтобы представить, что это такое, рассмотрим замкнутую полость с неподвижными и непрозрачным

Формула Релея-Джинса
Чтобы определить число нормальных мод с частотами в интервале от до

Понятие вероятности. Средние значения случайных величин
  1. Большинство физических величин изменяется хаотически, т.е. являются случайными величинами. Различают дискретные и непрерывные случайные величины. Дискретная величина принимает ст

Понятие о квантах. Средняя энергия осциллятора. Фотоны
  1. Формирование электромагнитного поля равновесного излучения является случайным процессом, так как случайны процессы испускания света телами. Поэтому энергия любого нормального кол

Столкновение заряженных частиц
В опытах Резерфорда применялись очень тонкие металлические фольги с толщиной порядка . Это и позволяло не учит

Формула Резерфорда и ее экспериментальная проверка
Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, являлась гипотезой и требовала экспериментальной проверки. Для этого Резерфорду пришлось детально проанализировать процесс рассеяния

Спектры излучения атомов.
1. С появлением первых спектральных приборов началось изучение спектров излучения и поглощения различных тел. К началу ХХ в. Было известно, что раскаленные тела излучают сплошной спектр, в котором

Постулаты Бора
Неустойчивость планетарной модели атома по Резерфорду и закономерности атомных спектров, в частности их дискре

Опыты Франка и Герца
Идея Бора о стационарных состояниях атомов получила экспериментальное подтверждение в том же 1913г. в опытах Джеймса Франка и Густава Герца. Опыты Франка и Герца начались до появления теор

Принцип соответствия. Правило квантования
1. Н.Бор применил свои постулаты в первую очередь для анализа простейшей системы, состоящей из ядра с зарядом

Спектр излучения атома водорода
Комбинируя условие движения по окружности и правило квантования

Орбитальный магнитный момент
При орбитальном движении электрона по круговой орбите радиусом со скоростью

Гипотеза де-Бройля. Волны де Бройля.
1. В 1923 году французский физик Луи де Бройль предположил, что корпускулярно-волновой двойственностью должны обладать не только фотоны, но и частицы вещества. Экспериментальное подтверждение этой

Дифракция микрочастиц. Опыты Дэвиссона и Джермера
2. Волновые свойства электронов были обнаружены в 1927 году в опытах Дэвиссона и Джермера, схема установки которых приведена на рис. 2.

Опыты Тартаковского и Томсона, опыты Фабриканта и Штерна
1. В последующем электронные пучки стали применять для анализа структуры кристалла. Метод этот давал более бог

Особенности поведения микрочастиц
Многочисленные эксперименты показали, что электроны, атомы, молекулы и другие частицы обладают волновыми свойствами. При этом они сохраняют свои корпускулярные свойства. Объекты, обладающие корпуск

Соотношения неопределенностей
1. Отсутствие траектории у микрочастицы указывает на то, что описывать ее состояние столь же подробно как для материальной точки нельзя. Действительно, задание координат и импульса материа

Дифракция микрочастиц на щели
Причиной существования квантовых неопределенностей и соотношений Гейзенберга являются волновые свойства микрочастиц. Пусть движение электрона описывается плоской волной де Бройля. Электрон

Минимальная энергия и размеры атома
Принцип неопределенности является одним из основных законов квантовой физики. Из принципа неопределенности вытекает ряд важных следствий. В частности состояние покоя для микрочастицы, движущейся в

Временное уравнение Шредингера
1. Плоская волна де Бройля соответствует равномерному свободному движению частицы в определ

Стационарные состояния. Свойства волновых функций
Особое значение в квантовой механике имеют стационарные состояния. Это такие состояния, в которых все наблюдаемые физические параметры не меняются с течением времени. Сама волновая функция принципи

Потенциальный барьер. Решение стационарного уравнения
1. Рассмотрим рассеяние микрочастиц на преграде, испускаемых источником, удаленным на большое расстояние от нее. Силовое воздействие на микрочастицу определяется потенциальной энергией взаимодейств

Коэффициенты отражения и пропускания ступенчатого барьера
На опыте измеряются не амплитудные коэффициенты прошедшей и от-раженной волн, а коэффициенты отражения и пропускания для частиц, которые связаны с амплитудными коэффициентами вероятностными соотнош

Туннельный эффект
1. Теперь рассмотрим барьер конечной ширины (рис. 2). В этом случае в первой области будут существовать падаю

Микрочастица в одномерной прямоугольной потенциальной яме
1. Рассмотрим сначала одномерное движение микрочастицы, причем будем считать, что в области

Трехмерная потенциальная яма. Яма конечной глубины
1. В случае трехмерной потенциальной ямы решение уравнения Шредингера , то есть уравнение

Система двух взаимодействующих частиц
При классическом рассмотрении движение системы из двух частиц сводится к движению двух квазичастиц, одна из которых с массой

Модель гармонического осциллятора
Зависимость энергии взаимодействия двух атомов от расстояния между ними показана на рис. . При некотором расстоянии

Одномерного гармонического осциллятора
Освободившись от множителя перед второй производной, получим уравнение , (1) где

Момент импульса
1. Согласно классическому определению моментом импульса частицы относительно начала координат О называ

Проекции момента импульса
Выбрав за ось некоторое произвольное направление в пространстве, определим собственные функции и собственные

Координатах
1. Если силы, действующие на частицу в разных точках пространства, направлены вдоль прямых, проходящих через одну и ту же точку, называемую центром, и зависят только от расстояния до него

Спектр энергий в кулоновском поле
Используя выражение для оператора кинетической энергии радиального движения , уравнение (2)

Радиальные волновые функции в атоме водорода
7. Радиальные собственные функции , зависят от главного и орбитального квантовых чисел и выражаются через про

Сложение угловых моментов
1. Понятие углового момента можно распространить и на системы частиц. Для этого рассмотрим простейшую изолированную систему из двух невзаимодействующих микрочастиц: 1 и 2. Оператором углов

Атома водорода.
В 1921 году Штерном и Герлахом был поставлен прямой опыт по обнаружению квантования магнитного момента атомов. В вакуумной камере устанавливался электромагнит со специальной формой наконечников, чт

Принцип Паули
1. Сочетание волновых и корпускулярных свойств у микрочастиц приводит к отличиям в поведении не только одиночных микрочастиц, но и в поведении коллективов частиц. Эти отличия касаются только систем

В системе однотипных микрочастиц реализуются только такие состояния, которые не меняются при перестановке местами двух любых микрочастиц.
2. Состояние системы микрочастиц описывается волновой функцией, зависящей от координат и спинов всех частиц. По-прежнему ограничимся рассмотрением системы из двух микрочастиц. Обозначим набор коорд

Особенности периодической системы элементов
Располагая химические элементы в порядке возрастания атомного веса, Менделееву пришлось отступить от этого исходного принципа и переставить места некоторых элементов, придавая большее значение пери

Спин-орбитальное взаимодействие
Основное взаимодействие электрона с ядром атома есть электростатическое взаимодействие их зарядов. Но так как электрон движется вокруг ядра, то возникает дополнительное взаимодействие, обусловленно

Энергетические уровни и спектральные серии щелочных металлов
В атомах щелочных металлов электронная оболочка содержит один наружный (валентный) электрон, сравнительно слабо связанный с ядром атома. Переходы между энергетическими уровнями валентного электрона

Результирующий механический момент атома
В многоэлектронных атомах все орбитальные и спиновые моменты электронов складываются в единый угловой момент атома. Конечно результирующий момент от порядка слагаемых не зависит, но, тем не менее,

Магнитный момент атома
С механическим моментом связан магнитный момент. Для орбитального момента ,

Сложный эффект Зеемана
Рассмотрим сначала сложный эффект Зеемана, т.е расщепление спектральных линий в слабом магнитном поле. При наложении слабого магнитного поля появляется дополнительная энергия взаимодействи

Простой эффект Зеемана
В сильных магнитных полях воздействие на атом становится сравнимым или больше спин-орбитального взаимодействия. В этом случае уже нельзя рассматривать поведение каждой компоненты мультиплета тонкой

Гамильтониан и полная волновая функция дл атома гелия
Атом гелия является наиболее простым после атома водорода. Он содержит два электрона (Z=2). По два электрона содержат также эквивалентные ему ионы

Приближенная количественная теория атома гелия
Задача о движении двух электронов в поле ядра аналогична задаче о движении двух планет в гравитационном поле Солнца. В небесной механике разработаны достаточно точные приближенные методы расчета дв

Обменная энергия
Выпишем более подробно выражения для величин и

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги