|
Tema: Atomnıń Tomson modeli Jobası
|
| bet | 3/6 | | Sana | 11.12.2023 | | Hajmi | 307,31 Kb. | | #115536 |
Bog'liq Atomnıń Tomson modeliRezerford tájriybeleri
1911-jılda Tomsonnıń burınǵı assistenti professor Ernest Rezerford óziniń shákirtleri Gans Geyger hám Ernest Marsdenler menen alfa-bóleksheniń juqa metall folgalarda shashırawıı ústinde bir qatar tájriybeler ótkerdi. Bunday tájriybeler atom dúzilisiniń Tomson modeli jaramsız ekenligin kórsetti. Bul bolsa Rezerfordtıń atom dúzilisi haqqındaǵı pikirine tiykar boldı: atom diametri júdá kishi (10-14 m), atomnıń barlıq oń zaryadı hám massasınıń úlken bólegi toplanǵan yadrodan ibarat bolıp, yadro (yadro - “tiykar (maǵız)” degen mánisti bildiredi) teris zaryadlanǵan elektronlar bultı menen oralǵan. Atomnıń ólshemi 10-10 m tártibinde. Atomnıń neytrallıǵı bolsa elektronlardıń teris zaryadı yadronıń oń zaryadına teńliginen kelip shıǵadı. Alfa-bólekshelerdiń shashırawı ústinde ótkerilgen tájriybelerde Rezerford juqa altın folganı (Z=79) 214Po jemiriliwinen pppayda bolatuǵın alfa-bóleksheler menen bombaladı. Folgadan ótip atırǵan shashıraǵan alfa-bólekshelerdiń shashıraw múyeshin anıqlaǵan halda, alfa-bóleksheni shashıp atırǵan nıshan atomlardıń (altın atomlarınıń) dúzilisin anıqlaw edi. Alfa-bólekshe geliy atomı yadrosı bolıp, eki proton hám eki neytronnan ibarat. Rezerford hám Tomas Royds 1909-jılda alfa-bólekshe zaryadı 2e ge teń ekenligin anıqlaǵan edi. Rezerford óz modeli hám Tomson modeli tiykarında shashıraw múyeshi nı ámeliy esapladı. Nátiyjelerin tájriybe nátiyjeleri menen salıstırdı. Tomson modelinde atomǵa túsken alfa-bólekshe dáslepki jónelisinen áhmiyetsiz bolǵan júdá kishi múyeshke awadı, bul bolsa atom ishinde elektr maydanınıń salıstırmalı kúshsiz ekenligin kórsetedi. Rezerford atomında alfa-bólekshelerdiń dáslepki jónelisinen qıyalaw múyeshi úlkenligi baqlanadı. Bunıń sebebi, atomnıń barlıq oń zaryadı +Ze kishi kólemde – yadroda jıynalǵanlıǵı bolıp tabıladı.
Rezerford óz tájriybelerinde radioaktiv poloniy -214 jemiriliwde payda bolatuǵın energiyası 7.68 MeV bolǵan alfa-bólekshelerden paydalandı. Alfa-bólekshelerdiń parallel dástesi vakuumda qalıńlıǵı 6·10-7 m bolǵan altın folgaǵa baǵdarlanǵan hám onda shashırıwı baqlanǵan. Rezerford tájriybesi sxeması tómendegi súwrette kórsetilgen.
Alfa-bóleksheler deregi (S) aldına orayında boslıǵı bolǵan diafragma (D) qoyılǵan. Derekten shıqqan alfa-bólekshelerdiń boslıǵına túskenleri boslıqtan dáste kórinisinde shıǵıp lyumi-nessensuyalı ekrenǵa (LE) túsedi. Ekran rux sulfidi (ZnS) penen qaplanǵan. Ekrannıń hár bir alfa-bólekshe kelip urılǵan jerinde jaqtı daqlar – shaqnawlar (ssintillyatsiya) payda bolıwı baqlanadı. Bir sekundta ekranǵa túsip atırǵan alfa-bóleksheler sanı júdá kóp bolǵanlıǵı ushın olardıń payda qılǵan jaqtı daqları qosılıp bir-birin qaplaǵan oraylıq jaqtı daqtı payda etedi. (4.2.a-súwret) Endi ekran aldına qalıńlıǵı 6·10-7 m bolǵan altın folga (OF) jaylastırıladı. (4.2.b-súwret) Alfa-bóleksheler altın folgadan ótip ekranǵa túsedi. Altın folga bolmaǵanda ekranda payda bolǵan oraylıq jaqtı daq intensivligi az bolsa da kemeyedi. Ekranda alfa-bóleksheler dástesi payda etken oraylıq daqtan sırtta basqa jaqtı daqlar da payda boladı. Bul jaqtı daqlardı altın folgadan ótip atırǵanda óz háreket jónelisin ózgertetuǵın, yaǵnıy altın folga atomlarında shashıraǵan alfa-bóleksheler payda etedi. Ekrannan payda bolǵan jaqtı daqlar lupa yamasa mikroskop arqalı baqlanadı.
Elektronlar massası kishi bolǵanlıǵı sebepli alfa-bóleklerdiń elektronlarda úlken múyeshlerde shashıraw múmkinshiligi de júdá kishi. Ol waqıtta alfa-bóleklerdiń tek bir yadro menen óz-ara tásiri esapqa alınadı. Alfa-bólek bir yadro menen óz-ara tásirlesip, basqa yadrolardan uzaqtan ushıp ótedi. Sonday etip, Rezerford teoriyası tek bir yadro elektr maydanı tásirinde bolatuǵın úlken múyeshdagi shashırawlar ushın orınlı boladı. Bunday shashıraw Rezerford shashırawı dep ataladı. Bul shashıraw elastik shashırawhisoblanadi, sebebi shashıraw nátiyjesinde alfa-bólektiń kinetik energiyası ózgermeydi. Joqarıda qaralgan másele Quyash átirapında planetalar háreketi tuwrısındaǵı Kepler máselesine uqsaydı.
• Hár eki máselede de denelerdiń óz-ara tásir kúshi oraylıq bolıp, tásirlashuvchi deneler arasındaǵı aralıqtıń kvadratına teris proporsional túrde ózgeredi. Planetalar jaǵdayında qaralsa, bul kúsh tartısıw kúshi bolıp tabıladı, bólekler jaǵdayında bolsa bul kúsh ıyteriwiw kúshi bolıp tabıladı. Bunday hal planetalar ellips hám giperbola boyınsha, alfa-bólekler bolsa tek giperbola boyınsha háreket etiwinde kórinedi. Rezerford alfa-bólekler shashırawın tómendegi sxema arqalı túsintirdi: 0 noqatqa shashatuǵın yadro jaylastırılǵan bolsın. Yadro zaryadı +Ze hám alfa-bólek zaryadı +2 e ga teń. Yadrodıń massası alfa-bólek massasına salıstırǵanda sonshalıq úlkenki, yadronı qozǵalmas dep qaraladı. Lekin rasında yadro háreketsiz emes, sol sebepli alfa-bólek massasın keltirilgen massa menen almastırıp yadro háreketin esapqa alıw múmkin. Yadroǵa tárep ushıp kiyatırǵan alfa-bólek hám yadro arasındaǵı óz-ara iyterisiw kúshi Kulon nızamına boysınadı dep shama menen oylanadı. Bul kúsh alfa-bólek hám yadro arasındaǵı aralıq kvadratına teris proporsional. Klassik mexanika kórsetedi, alfa-bólek 0 noqat daǵı yadroǵa salıstırǵanda giperbola boylap háreketleniwi kerek.
Alfa-bólektiń massası m, sashatuǵın yadrodan uzaǵıraq aralıqtaǵı tezligi v menen belgilenedi. Eger alfa-bólek yadro menen tásirlashmasa, ol yadrodan b aralıqtan uzaqlıqta ushıp ótip ketken bo'lar edi. b aralıq alfa-bólektiń yadroǵa jaqınlasıw aralıǵı bolıp, oǵan gózlew aralıǵı dep ataladı, lekin onı tájiriybede ólshew múmkinshiligi joq. Ushıp kiyatırǵan alfa-bólek b aralıqqasha jaqınlasadı, keyin yadrodan itarilib giperbola boyınsha háreketleniwi kerek. Shashırawdıń tolıq effektiv kesimi dep, waqıt birligi ishinde shashılǵan alfa-bóleklerdiń tolıq sanınıń túsip atırǵan bólekler tolıq sanına bolǵan qatnasına aytıladı.
Rezerford formulası — Kulon konuni boyınsha óz-ara tásirlesiwshi zaryadlanǵan noqatlıq norelyativistik bólekler shashırawınıń effektiv kesimin anıqlaw formulası. E. Rezerford 1911-jılda ańlatıp bergen. Bul formulanı Rezerford azarralarning juqa metall plastinkalardan úlken múyeshlerge (9>90°) shashırawı boyınsha ótkergen tájiriybeleri nátiyjesin interpretatsiya etiw (izoxlash) de isletgen. Bul tájiriybeler tiykarında E. Rezerford atom massasınıń tiykarǵı bólegi oń zaryadlanǵan kishi yadroda jıynalǵan, degen juwmaqqa kelgen. Bul jańa ashılıw atom dúzilisi tuwrısındaǵı házirgi zaman túsinigine tiykar bolǵan.
Bar postulatlari. Atom dúzilisiniń Bar teoriyası Klassik fizika nızamları óz mánisine kóre, úzliksiz processlerdi ańlatıwǵa ılayıq bolıp tabıladı. Ximiyalıq elementler atomları nurlanıw spektridagi spektral sızıqlardıń xarakteri atom ishindegi processler uzlukli ekenligin kórsetedi. Bunı birinshi bolıp Nils Bar tushundi hám klassik fizika nızamların atom ishkerisidagi processlerge qollanıw etip bolmaslıǵın kórsetdi. Rezerfordning atom dúzilisi planetar modeli tuwrı esaplansada, lekin atomning energiya nurlashi procesin, atomlardıń turaqlılıǵın túsindiriwde qıyınshılıqlarǵa dus keldi. 1913 jılda Rezerfordning atom dúzilisi modeli Daniyalıq fizikalıq Nils Bar tárepinen joqarı dárejede jetilistiriwtirildi jáne bul qıyınshılıqlar jónge salıw etildi. Bar Rezerford tájiriybelerinde baqlanǵan, lekin klassik fizika túsintira almaytuǵın nátiyjelerdi, nizamlıqlardı túsindiriwde óziniń vodorod atomı dúzilisi modelin usınıs etdi. Bar modeli vodorod atomı dúzilisiniń birinshi tabıslı modeli bolıp, atom dúzilisi tuwrısındaǵı qıyallardıń rawajlanıwda zárúrli orın tutdi. Bar modeli de-Broyl gipotezasining payda bolıwında da úlken áhmiyetke iye boldı. Atom nurlanıwı spektridagi nizamlıqlar, atomdagi energetikalıq úst birinshi ret Bar tárepinen túsintirildi.
Vodorod atomı dúzilisiniń Bor usınıs etken modeli onıń tómendegi postulatlarında tiykarlanadı:
• Atom uzaq waqıt stasionar jaǵdaylarda bóle aladı. Atom stasionar jaǵdaylarda energiyanıń E1, E2, E3,.. ., En diskret bahalarına iye boladı. Atom stasionar jaǵdaylarda energiya nurlamaydi. Sol sebepli bunday jaǵdaylar stasionar jaǵdaylar dep ataladı. Atomning stasionar jaǵdaylarına stasionar orbitalar sáykes keledi.
• Atomda bolıwı múmkin bolǵan stasionar orbitalardan elektronnıń impuls momenti
L mr nh(n=1,2,3,...)
|
| |
