История физики: атом Резерфорда-Бора

Физика — потрясающе интересная наука, открывающая самые сокровенные тайны окружающая мира. Не всегда она даётся легко, но, к счастью с помощью репетиторов онлайн-школы Skysmart ничего невозможного нет.

История физики не менее увлекательна. Мы хотим познакомить наших читателей с одной из её страниц.

В начале XX в. было предложено несколько различных схем внутренней структуры атома.
В 1899 г. Дж. Томсон предложил одну из первых моделей, предполагающих, что нейтральный атом содержит большое количество электронов, отрицательный заряд которых чем-то компенсируется.

Это «что-то» делает пространство, в котором рассеяны электроны, способным действовать
так, словно оно имеет положительный заряд, равный сумме отрицательных зарядов электронов.

Эта модель содержит в себе много неясностей, но подтверждала мнение о том, что атом состоит из электронов и еще чего-то еще — чего-то неизвестного. Идея Дж. Томсона приобрела вскоре более определенный вид благодаря исследованиям В.Томсона (Кельвина), который в 1902 г. высказал гипотезу, что атом имеет вид сферы, равномерно заполненной положительным электричеством; внутри этой сферы содержится такое же количество электронов, эквивалентное положительному заряду шара, и поэтому атом в целом электрически нейтральный.

Эту модель в 1904–1907 гг. дальше развил Дж. Томсон, предположив, что внутри шара
вращаются электроны, число и конфигурация которых зависит от природы атома.
В своей работе «Корпускулярная теория вещества» (1907) Дж. Томсон не только объяснил условия равновесия электронов внутри положительно заряженного шара и излучения ими лучистой энергии, но и дал в первом приближении некоторые пояснения периодическим
закономерностям, то есть совершил реальную попытку найти физическое объяснение химическим свойствам атомов и периодическому закону.

Вместе с тем модель Дж. Томсона оказалась совершенно беспомощной при объяснении закономерностей в спектрах элементов. Она не могла объяснить простейшую из них — эмпирическую формулу Бальмера, которая устанавливала связь линий в линейном спектре водорода.

Позже было показано, что подобные серии существуют в спектрах других элементов.
Шведский физик Йоганнес Роберт Ридберг в своих исследованиях показал, что расположение линий в спектрах подчиняется некоторым закономерностям и привел формулу, которая описывает эти закономерности.

Модель Дж. Томсона, подробнее о которой вам расскажут педагоги онлайн-школы  была не только не способна объяснить закономерности в атомных спектрах, но и не смогла дать удовлетворительного толкования результатам опытов с облучения тонких пластинок золота альфа-частицами.

Открытие ядра атома и модель Резерфорда-Бора

Эксперименты, связанные с прохождением альфа-частиц через вещество, Э. Резерфорд начал в 1907 г. и успешно проводил их со своими сотрудниками — немецким физиком Гансом Вильгельмом Гейгером и новозеландским физиком Эрнестом Марсденом.
Э. Резерфорд установил законы рассеивания альфа-частиц атомами золота. В 1909 г. Е Резерфорд открыл существование ядра атома, а в 1911 г. предложил планетарную модель атома.

Ядерную модель атома Резерфорда дополнил в 1913 г. датский ученый Нильс Бор (1885–1962). На основе идей М. Планка о квантах энергии он установил известные постулаты, которые определили основные свойства электронной оболочки атома и легли в основу квантовой теории строения атома.

Дальнейшие исследования и подтверждение теории

В 1915–1916 гг. немецкий физик Арнольд Зоммерфельд усовершенствовал теорию Бора, изучив движение электрона не только по круговых орбитах, как считал Бор, но и по эллиптических, и обобщил правила квантования Бора.

Зоммерфельд сформулировал также теорию тонкой структуры линий спектра, применяя релятивистское изменение массы с изменением скорости. В его расчетах используется универсальная постоянная тонкой структуры.

Проведенные в 1913 г. немецкими физиками Джеймсом Франко (1882–1964) и Густавом Герцем (1887–1975) опыты по столкновению электронов с атомами паров ртути доказали существование в атомах дискретных уровней энергии, что непосредственно подтверждало правильность квантовых постулатов Бора о существовании стационарных состояний атома и характер его излучения, которые легли в основу теории атома Резерфорда-Бора.
В 1922 г. Н. Бор стал лауреатом Нобелевской премии.

Теория Бора еще не была чисто квантовой теорией, поэтому она не могла объяснить спектры других атомов и ряд других явлений. Важность этой теории заключается в том, что она стала первым решительным шагом на пути создания новой науки — квантовой механики.

В физике есть ещё очень много интересного и удивительного и освоить её не так сложно, как может показаться. Самое главное, по словам, учителей физики из онлайн-школы Skysmart, полюбить предмет. Суть состоит не в том, чтобы просто зазубрить формулы и законы – нужно понять их смысл. Не стоит начинать тестирование по физике, пока не пройдены все разделы.

Эти и многие другие нюансы онлайн обучения хорошо знают те, кто уже имеет некоторый опыт в преподавании удаленно. Начинать практиковаться нужно с задач, затем переходить к полноценной тренировке. Так, ежедневные 10 задач и два теста помогут идеально подготовиться к ЕГЭ по физике, чего боятся многие ученики.

Поделиться...
Share on VK
VK
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on Facebook
Facebook
0

Добавить комментарий