Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Физика

Вопрос №47. Модели атома Томсона и Резерфорда.  Просмотрен 913

  1. Вопрос 42. Нормальная и аномальная дисперсия света. Ход лучей в призме. Дисперсионный спектр.
  2. Вопрос 43. Рассеяние света .Закон Рэлея.
  3. Вопрос 45. Фотоэлектронная эмиссия. Законы внешнего фотоэффекта. Формула Эйнштейна.
  4. Вопрос №46. Гипотеза о фотонах. Эффект Комптона.
  5. Вопрос 48. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.
  6. Вопрос №49.Линейчатые спектры атома водорода и их объяснение в рамках представлений Н. Бора.
  7. Вопрос 50. Гипотеза де Бройля. Дифранция электронных пучков в тонких слоях кристаллов.
  8. Вопрос 51. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределённостей. Boлновая функция и ее физический смысл.
  9. Вопрос 52. Вероятности квантовых переходов. Молекулярные спектры. Люминесценция.
  10. Вопрос 53. Стимулированное излучение. Устройство лазеров. Свойства лазерного излучения.
  11. Вопрос54.Энергетические зоны в кристаллах. Проводники, диэлектрики и полупроводники. Энергия активации.
  12. Вопрос 55. Собственная проводимость в полупроводниках. Проводимость n-типа и р-типа

Модель атома Томсона. Представление об атомах, как о неделимых мельчайших частицах вещества возникло еще в античные времена. В экспериментах, выполненных около 1897 г. по замыслу Дж. Дж. Томсона, исследовалось отклонение в электрических и магнитных полях катодных лучей. Выяснилось, что лучи имeли дискретную структуру ¾ были образованы частицами, испускаемыми веществом под действием света в ходе фотоэффекта. Измерения показали, что частицы имели конечную массу, хотя и исчезающе малую, а также отрицательный заряд, равный е. Таким образом, была открыта 1-ая элементарная частица¾ электрон, входящая в состав атомов.

Поскольку масса электрона оказалась в десятки тысяч раз меньше масс атомов, Томсоном была предложена модель строения атома, согласно к-рой атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар диаметром ~ 10-10м. В такой атом «вкраплены» электроны. Гармонические колебания электронов около положений равновесия (гармонич. осцилляции элементарного дипольного момента) являются причиной излучения (или поглощения) монохроматических волн атомами. Электроны в модели Томсона удерживаются в положении равновесия упругой силой. Её происхождение – кулоновское, поэтому говорят, вообще, о квазиупругой силе ¾ сила порождается действием на эл-н положит. ЭЗ ядра. Этот ЭЗ сч-ся распределённым по объему атома с радиусом Атом с колеблющимися электронами, по Томсону, выступал элементарным гармонич. осциллятором (излучателем), но излучать такой атом мог лишь эквидистантные (равноотстоящие на частотной шкале) ЭМ волны, что не соответствовало измерениям спектров светящихся разрежённых газов.

 

ü Тем не менее, в рамках модели упруго колеблющегося в ядре электрона (считающейся классической) была проведена оценка размеров атома (ядра с электронами) ¾ а » 5.3×10-11м (достаточно верная, что подтвердилось позже).Основываясь на гипотезе Томсона, также оказалось возможным сделать расчёт важного параметра , к-рый по величине оценивается, следуя результатам оптических опытов. Величина называемая средним временем жизни возбуждённого атома, имеет большое значение в теории излучения света (здесь вероятность испускания света атомом ¾ в виде импульсного цуга ЭМ волн). Считается, что каждый из активных атомов в структуре вещества после возбуждения излучает подобный волновой цуг в течении времени t .При излучении видимого света частота к-рого ~ величина времени жизни t по расчётам д-на составлять ~

Модель атома Резерфорда. В ходе экспериментов Резерфордапо рассеянию α-частиц на тонких металлических пленках (а также в экспериментах Ленарда по рассеянию электронов), было показано, что почти все частицы проходили через фольгу, без рассеяния или отклоняясь на очень малые углы порядка ~10 … 30.

 

Только некоторые α-частицы (одна из ~10000) отклонялись на большие углы порядка ~ 1350 … 1800.Поск-ку α-частица в 7300 раз тяжелее электрона, то причиной такого рассеяния не могло быть её рассеяние на электронах. Э.Резерфорд предположил, что рассеяние α-частицы происходит на положительном заряде большой массы — «ядре»атома, размер к-рого очень мал по сравнению с объёмом атома (напр-р, в 1 м3 платины «объём» ядер равен всего ~ 0.3 мм3), т.е. подавляющая часть атома состоит из пустого пространства. Получается, что в таком атоме заряды не способны находиться в статическом равновесии (электроны притягиваются ядром). Их устойчивость м-т быть только динамической, как у планет в астрономии ¾ электроны, по этим соображениям, должны вращаться вокруг ядра.

Э.Резерфорд предложил планетарную модель атома, при определённых допущениях используемую и поныне. Согласно Резерфорду, атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено положительное ядро с зарядом Ze, размером ~10-15…10-14м и массой, практически равной массе атома, а вокруг ядра, в области с линейными размерами ~ 10-10 м по замкнутым орбитам движется Z электронов, образуя электронную оболочку атома. 2-ой закон Ньютона для электрона, движущегося по окружности под действием кулоновской силы: скорость электрона на орбите радиуса r. При скорости движения электронов м/сих центростремительное ускорение - м/с2. Согласно классической электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать ЭМ волны и вследствие этого непрерывно терять энергию. В результате электрон будет приближаться к ядру (рис.2) и, в конечном счёте, «упадёт» на ядро ¾ атомы же, несомненно, образуют вполне устойчивые механические системы ¾ без этого немыслимо существование вещества.

 

Предыдущая статья:Вопрос №46. Гипотеза о фотонах. Эффект Комптона. Следующая статья:Вопрос 48. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца.
page speed (0.0443 sec, direct)