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