Penemuan di bidang struktur atom telah menjadi langkah penting dalam perkembangan fisika. Model Rutherford sangat penting. Atom sebagai suatu sistem dan partikel penyusunnya telah dipelajari lebih teliti dan rinci. Hal ini menyebabkan keberhasilan pengembangan ilmu seperti fisika nuklir.
Gagasan kuno tentang struktur materi
Asumsi bahwa benda-benda di sekitarnya terdiri dari partikel terkecil dibuat pada zaman kuno. Para pemikir pada waktu itu menggambarkan atom sebagai partikel terkecil dan tak terpisahkan dari zat apa pun. Mereka berpendapat bahwa tidak ada di alam semesta yang lebih kecil dari atom. Pandangan seperti itu dipegang oleh para ilmuwan dan filsuf Yunani kuno yang hebat - Democritus, Lucretius, Epicurus. Hipotesis para pemikir ini saat ini disatukan dengan nama "atomisme kuno".
Pertunjukan Abad Pertengahan
Zaman kuno telah berlalu, dan pada Abad Pertengahan ada juga ilmuwan yang membuat berbagai asumsi tentang struktur zat. Namun, dominasi pandangan filosofis agama dan kekuatan gereja pada periode sejarah itu adalah akarnyamenekan setiap upaya dan aspirasi pikiran manusia untuk kesimpulan dan penemuan ilmiah materialistis. Seperti yang Anda ketahui, Inkuisisi abad pertengahan berperilaku sangat tidak ramah dengan perwakilan dunia ilmiah saat itu. Masih harus dikatakan bahwa pikiran yang cerdas saat itu memiliki gagasan yang berasal dari zaman kuno tentang atom yang tidak dapat dibagi.
studi abad ke-18 ke-19
Abad ke-18 ditandai dengan penemuan serius di bidang struktur dasar materi. Sebagian besar berkat upaya para ilmuwan seperti Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov dan John D alton. Secara independen satu sama lain, mereka mampu membuktikan bahwa atom benar-benar ada. Tetapi pertanyaan tentang struktur internal mereka tetap terbuka. Akhir abad ke-18 ditandai oleh peristiwa penting dalam dunia ilmiah seperti penemuan sistem periodik unsur-unsur kimia oleh D. I. Mendeleev. Ini adalah terobosan yang benar-benar kuat pada waktu itu dan mengangkat tabir atas pemahaman bahwa semua atom memiliki sifat tunggal, bahwa mereka terkait satu sama lain. Kemudian, pada abad ke-19, langkah penting lain menuju penguraian struktur atom adalah bukti bahwa setiap atom mengandung elektron. Karya para ilmuwan pada periode ini menyiapkan lahan subur untuk penemuan abad ke-20.
Eksperimen Thompson
Fisikawan Inggris John Thomson membuktikan pada tahun 1897 bahwa atom mengandung elektron dengan muatan negatif. Pada tahap ini, gagasan yang salah bahwa atom adalah batas kemampuan membagi zat apa pun akhirnya dihancurkan. BagaimanaThomson mampu membuktikan keberadaan elektron? Dalam eksperimennya, ilmuwan menempatkan elektroda dalam gas yang sangat murni dan mengalirkan arus listrik. Hasilnya adalah sinar katoda. Thomson hati-hati mempelajari fitur mereka dan menemukan bahwa mereka adalah aliran partikel bermuatan yang bergerak dengan kecepatan tinggi. Ilmuwan mampu menghitung massa partikel-partikel ini dan muatannya. Dia juga menemukan bahwa mereka tidak dapat diubah menjadi partikel netral, karena muatan listrik adalah dasar sifatnya. Ini adalah bagaimana elektron ditemukan. Thomson juga merupakan pencipta model struktur atom pertama di dunia. Menurutnya, atom adalah sekelompok materi bermuatan positif, di mana elektron bermuatan negatif didistribusikan secara merata. Struktur ini menjelaskan kenetralan atom secara umum, karena muatan yang berlawanan saling menyeimbangkan. Eksperimen John Thomson menjadi sangat berharga untuk studi lebih lanjut tentang struktur atom. Namun, banyak pertanyaan yang belum terjawab.
Penelitian Rutherford
Thomson menemukan keberadaan elektron, tetapi ia gagal menemukan partikel bermuatan positif dalam atom. Ernest Rutherford mengoreksi kesalahpahaman ini pada tahun 1911. Selama percobaan, mempelajari aktivitas partikel alfa dalam gas, ia menemukan bahwa ada partikel bermuatan positif dalam atom. Rutherford melihat bahwa ketika sinar melewati gas atau melalui pelat logam tipis, sejumlah kecil partikel menyimpang tajam dari lintasan gerak. Mereka benar-benar terlempar ke belakang. Ilmuwan itu menebaknyaperilaku ini dijelaskan oleh tumbukan dengan partikel bermuatan positif. Eksperimen semacam itu memungkinkan fisikawan untuk membuat model struktur atom Rutherford.
Model Planet
Sekarang ide ilmuwan agak berbeda dari asumsi yang dibuat oleh John Thomson. Model atom mereka juga menjadi berbeda. Pengalaman Rutherford memungkinkan dia untuk menciptakan teori yang sama sekali baru di bidang ini. Penemuan-penemuan ilmuwan sangat penting untuk pengembangan fisika lebih lanjut. Model Rutherford menggambarkan atom sebagai inti yang terletak di pusat, dan elektron bergerak di sekitarnya. Inti memiliki muatan positif, dan elektron memiliki muatan negatif. Model atom Rutherford mengasumsikan rotasi elektron di sekitar nukleus di sepanjang lintasan tertentu - orbit. Penemuan ilmuwan membantu menjelaskan alasan penyimpangan partikel alfa dan menjadi pendorong pengembangan teori nuklir atom. Dalam model atom Rutherford, ada analogi dengan pergerakan planet-planet tata surya mengelilingi matahari. Ini adalah perbandingan yang sangat akurat dan jelas. Oleh karena itu, model Rutherford, di mana atom bergerak mengelilingi inti dalam suatu orbit, disebut planetary.
Karya Niels Bohr
Dua tahun kemudian, fisikawan Denmark Niels Bohr mencoba menggabungkan gagasan tentang struktur atom dengan sifat kuantum fluks cahaya. Model atom nuklir Rutherford diletakkan oleh ilmuwan sebagai dasar teori barunya. Menurut Bohr, atom berputar mengelilingi inti dalam orbit melingkar. Lintasan gerak seperti itu menyebabkan percepatanelektron. Selain itu, interaksi Coulomb partikel-partikel ini dengan pusat atom disertai dengan penciptaan dan konsumsi energi untuk mempertahankan medan elektromagnetik spasial yang timbul dari pergerakan elektron. Dalam kondisi seperti itu, partikel bermuatan negatif suatu hari nanti harus jatuh ke nukleus. Tetapi ini tidak terjadi, yang menunjukkan stabilitas atom yang lebih besar sebagai sistem. Niels Bohr menyadari bahwa hukum termodinamika klasik yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell tidak bekerja dalam kondisi intraatomik. Oleh karena itu, ilmuwan menetapkan tugas untuk mendapatkan pola baru yang akan berlaku di dunia partikel elementer.
postulat Bohr
Sebagian besar karena fakta bahwa model Rutherford ada, atom dan komponennya dipelajari dengan baik, Niels Bohr mampu mendekati penciptaan postulatnya. Yang pertama mengatakan bahwa atom memiliki keadaan stasioner, di mana ia tidak mengubah energinya, sedangkan elektron bergerak dalam orbit tanpa mengubah lintasannya. Menurut postulat kedua, ketika elektron bergerak dari satu orbit ke orbit lain, energi dilepaskan atau diserap. Ini sama dengan perbedaan antara energi keadaan atom sebelumnya dan selanjutnya. Dalam hal ini, jika elektron melompat ke orbit yang lebih dekat ke inti, maka energi (foton) dipancarkan, dan sebaliknya. Terlepas dari kenyataan bahwa pergerakan elektron memiliki sedikit kemiripan dengan lintasan orbital yang terletak persis di dalam lingkaran, penemuan Bohr memberikan penjelasan yang sangat baik untuk keberadaan aturan.spektrum atom hidrogen. Sekitar waktu yang sama, fisikawan Hertz dan Frank, yang tinggal di Jerman, membenarkan ajaran Niels Bohr tentang keberadaan atom yang stasioner, keadaan stabil, dan kemungkinan perubahan nilai energi atom.
Kerjasama dua ilmuwan
Omong-omong, Rutherford tidak dapat menentukan muatan inti untuk waktu yang lama. Ilmuwan Marsden dan Geiger mencoba memeriksa kembali pernyataan Ernest Rutherford dan, sebagai hasil dari eksperimen dan perhitungan yang terperinci dan cermat, sampai pada kesimpulan bahwa inti adalah karakteristik terpenting dari atom, dan semua muatannya. terkonsentrasi di dalamnya. Belakangan dibuktikan bahwa nilai muatan inti secara numerik sama dengan bilangan urut unsur dalam sistem periodik unsur D. I. Mendeleev. Menariknya, Niels Bohr segera bertemu Rutherford dan sepenuhnya setuju dengan pandangannya. Selanjutnya, para ilmuwan bekerja sama untuk waktu yang lama di laboratorium yang sama. Model Rutherford, atom sebagai suatu sistem yang terdiri dari partikel-partikel bermuatan elementer - semua ini dianggap adil oleh Niels Bohr dan selamanya mengesampingkan model elektroniknya. Kegiatan ilmiah bersama para ilmuwan sangat sukses dan membuahkan hasil. Masing-masing dari mereka mempelajari studi tentang sifat-sifat partikel elementer dan membuat penemuan yang signifikan untuk sains. Rutherford kemudian menemukan dan membuktikan kemungkinan dekomposisi nuklir, tetapi ini adalah topik untuk artikel lain.
