Ատոմի մոլորակային մոդել

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search
Ատոմի մոլորակային մոդելը

Ատոմի մոլորակային մոդել կամ Ռեզերֆորդի ատոմի մոդել՝ ատոմի պատմական կարևոր մոդել է, որն առաջարկել է Էռնեստ Ռեզերֆորդը 1911 թ. իր հոդվածում[1] ՝ հիմնված 1909 թ. Գեյգերի և Մարսդենի ոսկե փայլաթիթեղի մեջ ալֆա մասնիկների ցրման փորձի վրա։

Այս մոդելում Ռեզերֆորդը բնութագրում է ատոմի կառուցվածքը, որը բաղկացած է դրական լիցքավորված փոքրիկ միջուկից, որտեղ կենտրոնացված է համարյա ամբողջ ատոմի զանգվածը, նրա շուրջը պտտվում են էլեկտրոնները, ինչպես մոլորակները պտտվում են Արեգակի շուրջը։

Ատոմի մոլորակային մոդելը համապատասխանում է ատոմի կառուցվածքի ժամանակակից պատկերացմանը ավելացումներով, որ էլեկտրոնների շարժումը չի կարելի բնութագրել դասական մեխանիկայի օրենքներով, այն ունի քվանտային մեխանիկական բնույթ։

Ռեզերֆորդի մոլորակային մոդելը փոխարինել է Թոմսոնի «չամիչով պուդինգի մոդելը», որը ակնարկում է, որ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները տեղադրված են դրական լիցքավորված ատոմի մեջ, որտեղ ատոմի ամբողջ ծավալով բաշխված են դրական լիցքերը, ինչպես չամիչը՝ պուդինգի մեջ։

Նախապատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Թոմսոնի ատոմի մոդելը

1904 թ. դրությամբ ճապոնական ֆիզիկոս Նագաոկան մշակել էր վաղ, բայց ինչպես պարզվեց հետագայում սխալ ատոմի «մոլորակային մոդել» («Սատուրնի տեսքով ատոմ»)[2]։ Մոդելը կառուցվել էր Սատուրնի օղակների կայունության հաշվարկներով անալոգիայի հիման վրա ՝ (օղակները հավասարակշռված են մոլորակի շատ մեծ զանգվածի պատճառով)։ Նագաոկայի մոդելը սխալ էր, բայց դրանից երկու հետևություն մարգարեական դարձան.

  • ատոմի միջուկը իրոք շատ զանգվածեղ է
  • էլեկտրոնները պահվում են ուղեծրին էլեկտրոստատիկ ուժերի շնորհիվ (ինչպես Սատուրնի օղակները պահվում են ձգողության ուժերով)։

Ռեզերֆորդը առաջարկել է ատոմի կառուցվածքի նոր մոդելը 1911 թ.-ին ՝ հիմնվելով ոսկե փայլաթիթեղի մեջ ալֆա մասնիկների ցրման փորձերի վերլուծության վրա, որն անցկացվել էր 1909 թվականին՝ նրա ղեկավարությամբ։

Այս ցրման ընթացքում մեծ՝ անսպասելիորեն վիճակագրապես անբացատրելի, ալֆա մասնիկների քանակությունը մեծ անկյուններով էր ցրվում, ինչը վկայում էր այն մասին, որ ցրման կենտրոնը փոքր է, այնտեղ կենտրոնացված է էլեկտրական լիցքը և ատոմային զանգվածը։

Ռեզերֆորդի հաշվարկները ցույց տվեցին, որ ցրող կենտրոնը, լիցքավորված դրական կամ բացասական, պետք է լինի գոնե 3000 անգամ փոքր ատոմի չափից, որն այդ ժամանակ արդեն հայտնի էր և գնահատվում էր մոտավորապես 10−10 մ։ Քանի որ այդ ժամանակ էլեկտրոնները արդեն հայտնի էին, իսկ իրենց զանգվածը և լիցքը արդեն որոշված, ապա ցրող կենտրոնը, որը ավելի ուշ անվանեցին միջուկ, պետք է ունենար էլեկտոններին հակառակ լիցք։ Ռեզերֆորդը չի կապել լիցքի մեծությունը ատոմային համարի հետ։ Այս եզրակացությունը արվել է ավելի ուշ։ Ռեզերֆորդը ենթադրեց, որ միջուկի լիցքը համեմատական է ատոմային զանգվածին։ Կապը միջուկի էլեկտրական լիցքի և քիմիական տարրի ատոմային համարի հետ հաստատել է Հենրի Մոզլին 1913 թ։

Ատոմի մոլորակային մոդելի թերությունը այն էր, որ նրա միջոցով հնարավոր չէր բացատրել ատոմի կայունությունը։ Դասական էլեկտրոդինամիկայից բխում է, որ քանի որ էլեկտրոնները շարժվում են միջուկի շուրջը, զգալով այդ դեպքում կենտրոնաձիգ արագացում՝ ինչպես մոլորակները Արեգակի շուրջը, ապա նրանք ըստ դասական էլեկտրոդինամիկայի օրենքների պետք է ճառագայթեն էլեկտրոմագնիսական ալիքներ, կորցնելով ճառագայթման վրա ուղեծրային շարժման կինետիկ էներգիա և արդյունքում «ընկնեն» միջուկի վրա։ Հաշվարկները ՝ կատարված դասական էլեկտրոդինամիկային մեթոդների օգնությամբ, ցույց են տալիս, որ էլեկտրոնները պետք է «ընկնեն» միջուկի վրա 10−11 վ ընթացքում։

Այդ հակասությունը հանվեց մոլորակային մոդելի հետագա զարգացմամբ՝ Բորի մոդելում ՝ հիմք ընդունելով էլեկտրոնների ուղեծրային շարժման այլ, դասականից տարբերվող օրենքներ, որոնք հիմնված են դը Բրոյլի ալիքների տեսության վրա։ Դասական էլեկտրոդինամիկայի եզրակացությունները, ամբողջովին հակասող փորձին, կարողացան բացատրվել քվանտային մեխանիկայի զարգացմամբ։

Հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Rutherford E. The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom, Philosophical Magazine. Series 6, vol. 21. May 1911
  2. Կաղապար:Нп3 A Short History of Nearly Everything. — Կաղապար:Нп3, 2003. — ISBN 0767908171